4月1日，由中國機(jī)電工程學(xué)會組織的9位國內(nèi)電力專家來到南網(wǎng)科研院，對該院“交直流大電網(wǎng)高擬真跨平臺全景實(shí)時仿真技術(shù)(以下簡稱電網(wǎng)實(shí)時仿真技術(shù))”的集成研究與開發(fā)應(yīng)用進(jìn)行科技成果鑒定。會上，鑒定專家委員會主任委員、中國科學(xué)院王錫凡院士對這套獨(dú)具南網(wǎng)特色的仿真系統(tǒng)大為贊嘆：“這種特色鮮明的平臺，自主創(chuàng)新性如此明顯，在世界上也屬鮮見。”

        那么，王院士盛贊的“特色鮮明”究竟是怎樣的呢?
        尋求南網(wǎng)特色的解決之法
        本報記者在南網(wǎng)科研院的電網(wǎng)仿真實(shí)驗(yàn)室看到，一排排的云廣/糯扎渡、STATCOM等工程項(xiàng)目的控制保護(hù)設(shè)備前，是正在顯示仿真運(yùn)算結(jié)果的顯示屏，旁邊的RTDS(實(shí)時數(shù)字仿真儀)設(shè)備燈光頻閃，正在全速進(jìn)行運(yùn)算。
        科研院仿真與控制技術(shù)研究所試驗(yàn)平臺技術(shù)研究室主任張建設(shè)介紹說，隨著多年發(fā)展，南方電網(wǎng)“交直流、遠(yuǎn)距離、大容量”的特殊電網(wǎng)結(jié)構(gòu)決定了其運(yùn)行的復(fù)雜性，加之近年來柔性直流輸電、STATCOM、儲能等技術(shù)紛紛加入電網(wǎng)，給電網(wǎng)運(yùn)行又帶來了新的難度，也給運(yùn)行部門增加了很大壓力，如何駕馭好世界上最復(fù)雜的大電網(wǎng)?“我們需要一個更好的仿真平臺。”
        2004年，李立浧院士等專家組成員通過國內(nèi)外調(diào)研，建議研發(fā)仿真平臺，于是，公司投入巨資建立了電網(wǎng)仿真實(shí)驗(yàn)室。但電網(wǎng)仿真技術(shù)有很多種，俄羅斯、韓國、加拿大等國電網(wǎng)均根據(jù)自身情況采取了不同方式，專家組經(jīng)過論證，認(rèn)為南網(wǎng)的仿真技術(shù)研發(fā)起步稍晚，在傳統(tǒng)的模擬仿真上可能不具有優(yōu)勢，建議研發(fā)數(shù)字仿真。這就是為什么在南網(wǎng)科研院的電網(wǎng)仿真實(shí)驗(yàn)室里看不到任何網(wǎng)架或設(shè)備模型，只有運(yùn)算設(shè)備和顯示屏，好像信息中心的原因。
不到10年的時間，南網(wǎng)科研院在電網(wǎng)實(shí)時仿真技術(shù)的研發(fā)上已經(jīng)取得了14項(xiàng)專利，并將其發(fā)展為國內(nèi)外規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的復(fù)雜電網(wǎng)仿真實(shí)驗(yàn)平臺。國家能源局也于2009年將全國唯一一個“國家能源大電網(wǎng)技術(shù)研發(fā)中心”落戶南網(wǎng)科研院，而在其5項(xiàng)目標(biāo)中，就包括仿真試驗(yàn)技術(shù)研發(fā)。
        鑒定專家組副主任委員、中國電科院印總?cè)A總工深有感觸地說：“南網(wǎng)仿真實(shí)驗(yàn)平臺從2004年起步，到目前這么大的規(guī)模，我親歷了其發(fā)展歷程。該平臺已真正在交直流復(fù)雜大電網(wǎng)特性仿真分析及運(yùn)行技術(shù)服務(wù)等發(fā)揮重要作用，實(shí)屬不易。”
        仿真技術(shù)能解決什么?
        那么，電網(wǎng)實(shí)時仿真技術(shù)能夠解決電網(wǎng)發(fā)展中的哪些問題呢?
        科研院仿真與控制技術(shù)研究所所長韓偉強(qiáng)介紹說：“電網(wǎng)實(shí)時仿真技術(shù)，在高壓直流工程、交直流電網(wǎng)安穩(wěn)控制、新型電力電子技術(shù)應(yīng)用等方面發(fā)揮著重要作用。”
        電網(wǎng)實(shí)時仿真技術(shù)，就是在實(shí)驗(yàn)室中構(gòu)建出一個數(shù)字化的虛擬電網(wǎng)環(huán)境，然后在這個“看不見、摸不著、只存在于處理器和顯示屏中”的虛擬電網(wǎng)環(huán)境上，運(yùn)行需要試驗(yàn)的調(diào)度     指令，或是接入需要檢測的相關(guān)設(shè)備，以試驗(yàn)它們對電網(wǎng)運(yùn)行所產(chǎn)生的影響，經(jīng)過這個數(shù)字模擬練兵場的檢驗(yàn)過關(guān)之后再投入實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行，可將安全風(fēng)險將至最低。
        張建設(shè)說，交直流大電網(wǎng)運(yùn)行中會存在各種各樣的問題：電壓穩(wěn)定、交直流相互影響、安全穩(wěn)定、電壓無功等問題，都可以在仿真技術(shù)平臺上得以檢驗(yàn)。
        但一切的前提是，仿真平臺必須做到對電網(wǎng)環(huán)境的精確復(fù)制，才能保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。所以，“仿真技術(shù)有六成左右的難度，都集中在模型的建立上，而且最具有我們南網(wǎng)的科技核心競爭力和作為我們無形資產(chǎn)的東西，也恰恰是我們構(gòu)建數(shù)字電網(wǎng)模型的分析方法，我們申請了專利。”
        比如孤島運(yùn)行試驗(yàn)中，常規(guī)的手段都無法進(jìn)行預(yù)演，只能通過仿真技術(shù)進(jìn)行測試，在實(shí)驗(yàn)室中虛擬地構(gòu)建了一個“孤島”的環(huán)境，而控制保護(hù)、勵磁調(diào)速等設(shè)備則是1:1的原物放在實(shí)驗(yàn)室中，聯(lián)入虛擬電網(wǎng)，完成了最終的試驗(yàn)。
仿真試驗(yàn)已成必須的一環(huán)
        目前按照南網(wǎng)在工程建設(shè)中的相關(guān)規(guī)定，像云廣/糯扎渡±800千伏直流輸電和STATCOM等大型工程中，在設(shè)計環(huán)節(jié)之后與施工環(huán)節(jié)之前，必須通過實(shí)時仿真技術(shù)平臺對控制保護(hù)等設(shè)備進(jìn)行“數(shù)字化模擬練兵”，以觀察在電網(wǎng)運(yùn)行的各種突發(fā)或復(fù)雜情況下，設(shè)備的反應(yīng)是否過硬、設(shè)計是否存在缺陷等，如發(fā)現(xiàn)問題則可以及時修改，既節(jié)省了工期，也節(jié)省了現(xiàn)場調(diào)試又要返工的高昂成本。
        “盡管相關(guān)的設(shè)備廠商、科研院校也有類似的仿真實(shí)驗(yàn)室，但由于他們?nèi)狈?fù)雜大電網(wǎng)的了解和技術(shù)支撐，所以都無法完成聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)，只能孤立地測試一個設(shè)備。”張建設(shè)介紹說。
        工程之外，仿真平臺的作用還體現(xiàn)在調(diào)度中，比如去年8、9月間，南方電網(wǎng)出現(xiàn)了多起多回直流同時換相失敗，仿真實(shí)驗(yàn)室就根據(jù)獲得的運(yùn)行方式數(shù)據(jù)，導(dǎo)入到各直流的仿真平臺中，然后開始導(dǎo)入故障，比如8月11日出現(xiàn)雷擊導(dǎo)致C相故障，試驗(yàn)人員也在仿真平臺中模擬C相故障，然后努力做到讓仿真平臺中的電網(wǎng)波形與實(shí)際故障發(fā)生時換流站和變電站錄下的電網(wǎng)波形基本一致，這時，調(diào)度部門就可以在這個“人造的故障平臺”上進(jìn)行安穩(wěn)策略以及切機(jī)、切負(fù)荷等調(diào)度指令的預(yù)演，為以后處理相關(guān)情況提供重要的參考。
        以實(shí)驗(yàn)室為家的團(tuán)隊(duì)
        每當(dāng)構(gòu)建一個模型，就需要四五個核心研究人員外加上百名外圍協(xié)助者連續(xù)數(shù)月的加班加點(diǎn)，試驗(yàn)室的數(shù)據(jù)處理設(shè)備常常開足馬力卻依舊很緊張，每個星期包括周末都排滿了需要做試驗(yàn)的人，張建設(shè)坦言：每次錄入時的數(shù)據(jù)資料都有1米多高，在觀察儲能設(shè)備24小時內(nèi)對電網(wǎng)的影響時，試驗(yàn)人員只能24小時寸步不離顯示屏。
        從2004年建立仿真實(shí)驗(yàn)室至今，韓偉強(qiáng)一直是仿真與控制技術(shù)研發(fā)的負(fù)責(zé)人，他很有幸擁有如此敬業(yè)的團(tuán)隊(duì)：“仿真系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)工作量大，尤其是數(shù)據(jù)建模工作繁重，我們的仿真與控制技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)人員少而精干，年輕有活力。以實(shí)驗(yàn)室為家，以技術(shù)攻關(guān)和完成每一項(xiàng)艱巨任務(wù)為己任，加班加點(diǎn)，出色地運(yùn)行維護(hù)好了龐大復(fù)雜的仿真系統(tǒng)，我以我的技術(shù)團(tuán)隊(duì)為驕傲和自豪!”
        目前，南網(wǎng)科研院仿真實(shí)驗(yàn)室平均每3天就要接待一次國內(nèi)外電力行業(yè)與企業(yè)的參觀者，已成為南網(wǎng)名副其實(shí)的“高科技展示窗口”。