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7月14日，甘肅省新能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模突破4000萬千瓦，占全省電源總裝機(jī)容量的55.30%，創(chuàng)歷史新高。

不僅是甘肅，在整個(gè)西北電網(wǎng)范圍內(nèi)，新能源發(fā)電裝機(jī)在電力總裝機(jī)的占比逐年提高。新能源發(fā)電更大規(guī)模、更高比例、更廣范圍接入，對(duì)電網(wǎng)技術(shù)提出了更高要求。

針對(duì)綠電消納，南瑞集團(tuán)有限公司近年持續(xù)攻堅(jiān)，其研發(fā)的新能源場(chǎng)站全景監(jiān)控系統(tǒng)的投運(yùn)，夯實(shí)了西北電網(wǎng)系統(tǒng)保護(hù)源端感知和精益執(zhí)行的基礎(chǔ)，引領(lǐng)了新能源場(chǎng)站全景監(jiān)控技術(shù)的推廣應(yīng)用，有力支撐了源網(wǎng)友好互動(dòng)。

近年來，隨著遠(yuǎn)距離跨區(qū)輸電規(guī)模增長及新能源并網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大，電源、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生深刻變化，影響電網(wǎng)安全的因素增多?，F(xiàn)有火電、水電等傳統(tǒng)機(jī)組采用同步電機(jī)，具有較強(qiáng)的機(jī)械慣性，因此，電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性具有較大的時(shí)間常數(shù)（秒—分鐘級(jí)）；而新能源并網(wǎng)引入的電力電子裝置具有低慣性、低短路容量、弱抗擾性和多時(shí)間尺度響應(yīng)特性，導(dǎo)致局部電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性時(shí)間常數(shù)更?。ê撩爰?jí)）、頻域更寬（數(shù)百赫茲）、安全性更復(fù)雜。一旦出現(xiàn)故障，容易由于電壓或頻率異常而大規(guī)模脫網(wǎng)，從而引發(fā)系統(tǒng)連鎖故障，同時(shí)故障穿越等短時(shí)性擾動(dòng)造成的影響也比以往更為嚴(yán)重，威脅高比例新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，電力系統(tǒng)迫切需要感知新能源機(jī)組動(dòng)態(tài)全過程。

傳統(tǒng)穩(wěn)控系統(tǒng)無法感知新能源機(jī)組動(dòng)態(tài)全過程，故障過程中的功率跌落無法區(qū)分是永久性還是瞬時(shí)性；新能源脫網(wǎng)的記錄分析手段少，事件發(fā)生后對(duì)事件的追溯分析難度大，難以采取應(yīng)對(duì)措施；現(xiàn)有新能源場(chǎng)站穩(wěn)控裝置基于饋線切除的穩(wěn)控措施難以滿足大沖擊下連續(xù)、協(xié)調(diào)的控制要求，控制措施單一、粗放，控制顆粒度大。因此，亟須對(duì)新能源監(jiān)視和控制手段進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。

在國網(wǎng)西北分部和國網(wǎng)甘肅電力的指導(dǎo)下，南瑞集團(tuán)有限公司基于國家電網(wǎng)有限公司新型電力系統(tǒng)科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目——“應(yīng)對(duì)高比例新能源接入的電力系統(tǒng)安全防御及韌性提升技術(shù)研究”，持續(xù)開展新能源機(jī)組毫秒級(jí)監(jiān)視和控制難題攻關(guān)，堅(jiān)持“自主可控、安全可靠”原則，持續(xù)開展新能源場(chǎng)站全景監(jiān)控技術(shù)研發(fā)，不斷完善核心技術(shù)和迭代升級(jí)功能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了新能源場(chǎng)站的狀態(tài)全景感知、故障實(shí)時(shí)跟蹤、資源多維協(xié)同、控制柔性精益。2021年10月，新能源場(chǎng)站全景監(jiān)控系統(tǒng)通過中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)組織的專家鑒定，整體達(dá)到國際領(lǐng)先水平。2022年5月，該系統(tǒng)在甘肅安馬第二風(fēng)電場(chǎng)正式投入運(yùn)行，首次實(shí)現(xiàn)單場(chǎng)站單裝置百臺(tái)級(jí)機(jī)組同時(shí)接入及毫秒級(jí)精益感知與控制，系統(tǒng)性能指標(biāo)全面超過相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，是當(dāng)前國內(nèi)功能最全、規(guī)模最大的新能源場(chǎng)站全景監(jiān)控系統(tǒng)。
無論是風(fēng)機(jī)還是光伏逆變器，在設(shè)計(jì)時(shí)均以滿足常態(tài)并網(wǎng)發(fā)電為目標(biāo)，沒有考慮電網(wǎng)緊急控制應(yīng)用場(chǎng)景，僅依靠發(fā)電單元本體很多技術(shù)思路無法實(shí)施，或是改造成本太大。

南瑞集團(tuán)有限公司創(chuàng)新引入“源控終端”概念，系統(tǒng)架構(gòu)包括安全穩(wěn)定控制裝置、緊急態(tài)監(jiān)控裝置、源控終端。其中穩(wěn)控裝置是全景監(jiān)控系統(tǒng)的大腦，負(fù)責(zé)向上級(jí)穩(wěn)控裝置上送整站可切量、接收切機(jī)命令，優(yōu)化整站控制策略，向緊急態(tài)監(jiān)控裝置發(fā)送精準(zhǔn)切機(jī)命令；緊急態(tài)監(jiān)控裝置是承上啟下的中間設(shè)備，負(fù)責(zé)整站機(jī)組狀態(tài)的實(shí)時(shí)匯聚，執(zhí)行精準(zhǔn)切機(jī)策略，向源控終端發(fā)送切單機(jī)命令；源控終端是系統(tǒng)末端執(zhí)行設(shè)備，負(fù)責(zé)機(jī)組狀態(tài)毫秒級(jí)實(shí)時(shí)感知與上送，接收切機(jī)命令切除單臺(tái)機(jī)組。

第一，機(jī)組狀態(tài)全過程感知。利用每個(gè)發(fā)電單元部署的源控終端采集箱式變壓器低壓側(cè)電氣量、開關(guān)量，源控終端實(shí)時(shí)自主判斷機(jī)組狀態(tài)，并將該狀態(tài)實(shí)時(shí)上傳至緊急態(tài)監(jiān)控裝置，再至穩(wěn)控裝置，實(shí)現(xiàn)機(jī)組狀態(tài)電網(wǎng)事故前、事故中、事故后的全過程毫秒級(jí)狀態(tài)實(shí)時(shí)感知。

第二，功率損失量精確計(jì)算。緊急態(tài)監(jiān)控裝置實(shí)時(shí)采集源控終端上送的發(fā)電單元信息，在電網(wǎng)發(fā)生嚴(yán)重交直流故障時(shí)，接收電網(wǎng)故障信號(hào)觸發(fā)啟動(dòng)進(jìn)入功率損失量統(tǒng)計(jì)邏輯，考慮低穿的影響，只計(jì)及由于脫網(wǎng)導(dǎo)致的功率損失總量，并送至安全穩(wěn)定控制裝置，安全穩(wěn)定控制裝置將此損失量上送至電網(wǎng)穩(wěn)控系統(tǒng)，用于大電網(wǎng)精準(zhǔn)緊急控制。

第三，新能源精益柔性控制。當(dāng)前，在電網(wǎng)緊急情況下對(duì)風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站的控制普遍采取直接切除饋線的方式，此方式單一、粗放，光伏逆變器功率快速調(diào)節(jié)特性為柔性控制提供了必要條件。新能源場(chǎng)站全景系統(tǒng)在收到緊急切機(jī)命令后，以單個(gè)發(fā)電單元為最小控制對(duì)象執(zhí)行控制命令，直接切除風(fēng)電機(jī)組或向光伏逆變器發(fā)出功率調(diào)節(jié)指令，進(jìn)行功率快速柔性控制，達(dá)到精益、柔性控制。

第四，可控資源監(jiān)視。安全穩(wěn)定控制層裝置向調(diào)度主站上送新能源場(chǎng)站發(fā)電單元以及系統(tǒng)運(yùn)行工況等信息，用于新能源可控資源可視化、標(biāo)簽化展示；電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，安全穩(wěn)定控制層裝置通過動(dòng)態(tài)錄波功能，記錄發(fā)電單元在電網(wǎng)事故前后的運(yùn)行狀況，向調(diào)度主站上送錄波文件，用于事故追憶反演。
新能源場(chǎng)站全景監(jiān)控系統(tǒng)在技術(shù)創(chuàng)新上具有堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。系統(tǒng)架構(gòu)做到了功能解耦、設(shè)計(jì)分層、接入方便、擴(kuò)展靈活，狀態(tài)感知依靠機(jī)組狀態(tài)自主判別、故障過程實(shí)時(shí)跟蹤，精益控制達(dá)到整站優(yōu)化決策、單機(jī)精準(zhǔn)切除、措施經(jīng)濟(jì)精細(xì)，可靠保障由系統(tǒng)狀態(tài)在線診斷、穩(wěn)控措施安全有效實(shí)現(xiàn)。具體技術(shù)創(chuàng)新體現(xiàn)在三個(gè)方面。

第一，首創(chuàng)提出全站新能源發(fā)電單元“毫秒級(jí)狀態(tài)聚合與控制解耦”的緊急控制系統(tǒng)架構(gòu)。實(shí)現(xiàn)了新能源場(chǎng)站“過程層監(jiān)控、間隔層集控、站控層穩(wěn)控”三層毫秒級(jí)控制功能的清晰解耦及控制協(xié)調(diào)，使得新能源場(chǎng)站對(duì)機(jī)組的監(jiān)控在時(shí)間上拓展至毫秒級(jí)，在空間上拓展至單機(jī)組。

第二，首創(chuàng)實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電單元狀態(tài)快速感知方法。自主快速判斷風(fēng)電機(jī)組、光伏逆變器當(dāng)前狀態(tài)，解決了傳統(tǒng)穩(wěn)控系統(tǒng)無法快速獲取機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的問題。

第三，首創(chuàng)實(shí)現(xiàn)基于最小過切原則的調(diào)/切資源協(xié)同優(yōu)化方法。該方法通過穩(wěn)控裝置補(bǔ)充切饋線措施來保證緊急控制滿足控制需求，實(shí)現(xiàn)新能源場(chǎng)站緊急控制核心功能不失效，解決設(shè)備異常情況下穩(wěn)定控制措施執(zhí)行不到位的問題。

新能源場(chǎng)站全景監(jiān)控系統(tǒng)的投運(yùn)，夯實(shí)了西北電網(wǎng)系統(tǒng)保護(hù)源端感知和精益執(zhí)行的基礎(chǔ)，引領(lǐng)了新能源場(chǎng)站全景監(jiān)控技術(shù)的推廣應(yīng)用，有力支撐了源網(wǎng)友好互動(dòng)，對(duì)進(jìn)一步提升西北電網(wǎng)穩(wěn)定控制的安全性和經(jīng)濟(jì)性具有重大意義。項(xiàng)目研發(fā)的全套技術(shù)裝備、積累的推廣應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)、形成的專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，將為新型電力系統(tǒng)建設(shè)提供可靠技術(shù)和裝備保障，提升我國大型新能源基地安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，為“雙碳”目標(biāo)下的新型網(wǎng)源協(xié)調(diào)體系建設(shè)提供重要參考。 

原標(biāo)題：南瑞集團(tuán)：用“智慧大腦”支撐源網(wǎng)互動(dòng)