稳享新能源好“风光”，电网国家队有“三大法宝”

截至2026年9月底，

我国风电和太阳能发电累计装机容量

达到20.1亿千瓦，

其中，

太阳能发电装机容量13.1亿千瓦，

风电装机容量7亿千瓦。

位于宁夏的国家第二批“沙戈荒”光伏基地

近年来，

新能源快速发展，

在推进能源转型、保障能源安全、

拉动能源领域投资等方面发挥重要作用。

我国风电装机规模连续15年世界第一，

光伏发电连续10年领跑全球。

“风光”无限好，

但海量新能源大规模并网，

也给电力系统带来了前所未有的挑战。

风电、光伏要靠电力电子设备接入电网，

这类设备响应快但“体质弱”——

惯量低、抗扰动能力差。

放眼全球，

已有多地因高比例新能源并网发生大停电事故。

怎么办？

其实，早在十多年前，

国家电网的科研工作者就开始布局攻关。

2010年，

随着特高压直流输电工程加速建设，

原有的仿真方法逐渐“不灵了”，

科研人员开始了试验性研究。

2015年，

国家电网公司党组决定创新仿真分析工具，

构建新一代仿真平台。

同年，国家电网仿真中心成立。

2015年9月，

项目团队

正式对大电网全电磁暂态仿真技术发起攻关。

两年时间里，

团队先后攻克模型算法、数值稳定、

计算技术及平台架构等技术难点。

此后，

国家电网此类

先进技术研究同步展开。

近日，

国家电网下属中国电力科学研究院

牵头完成的“超大规模新能源大电网运行控制关键技术及应用”

荣获国家科学技术进步奖二等奖。

这项获奖成果的核心，

就是驾驭新能源大电网的“三大法宝”。

法宝一：大电网全电磁暂态仿真技术
让电网“看得清”

要管好大电网，

首先得“看”清楚它。

过去用的机电暂态仿真，

只能分析秒级、毫秒级尺度的问题。

但电力电子开关以微秒级速度动作，

是传统控制速度的上千倍。

这就好比用普通望远镜看微生物——

根本看不清。

大电网全电磁暂态仿真实验室

国家电网研发的大电网全电磁暂态仿真技术，

相当于给电网配上了一台“超高倍显微镜”。

它将主干电网连同

所有接入设备1:1精准“克隆”，

在数字世界里造出了一个

国家级电网的“平行宇宙”。

这套平台仿真规模达上万节点，

覆盖国家电网经营区26个省

（自治区、直辖市），

输电线路长度超过150万千米。

实际工程实测最高可覆盖33万节点电网模型。

国家电网仿真中心超算中心

基于这项技术自主研发的

世界首套全电磁暂态仿真工业基础软件，

能在1秒钟内对上万节点的

大电网进行20000次数值计算，

精准模拟微秒时间尺度的动态过程。

2023年12月，

在国家电网仿真中心，

科研团队利用这套平台

模拟某区域电网电压临界稳定运行场景，

为大电网安全稳定控制提供了关键技术支撑。

法宝二：全域协同的安全防御技术
让电网“防得住”

大电网安全防御系统硬件设备

看清了，还得防得住。

过去以火电、水电为主的电网，

局部防控就足够。

但新能源大规模接入后，

电力电子设备“体重轻、抵抗力弱”，

电网一波动它们容易自己“跑路”。

跨区直流电网让相隔千里的送受端联系紧密，

一处故障能迅速波及千里之外。

全域协同的安全防御技术，

就是电网强大的“免疫系统”。

它基于“设备→局域→全域”

逐级耗散的防御体系，

能在百毫秒级内将故障快速“阻断”。

2023年12月，

华北发生极端雨雪冰冻天气，

雁门关—淮安±800千伏特高压直流工程受雨雪冰冻影响发生故障。

华东地区电力保供面临严峻挑战。

关键时刻，

这套安全防御系统

在142毫秒内紧急提升复奉、

宾金等7回直流功率支援华东电网，

精准调用了四川、湖北水电及新疆、

内蒙古风电。

最终，华东电网快速平抑了故障冲击，

保障了电网安全稳定运行。

目前，

这套系统已应用于东北、华北、

西北、华东、华中、西南6大区域电网，

能够抵御最大8000万千瓦瞬时功率或1600万千瓦永久功率冲击，

实现数百万平方公里

异质资源百毫秒级精准控制。

法宝三：多时空概率化平衡控制技术
让电网“调得好”

电网调度是电力系统的“超级大脑”，

要把全国各地的电以最安全、

最高效的方式送出去。

过去是“源随荷动”，

让火电、水电这些“稳重的老黄牛”

跟着用电需求走。

新能源大规模接入后，

就像无数“撒欢的野马”——

出力忽高忽低、时有时无。

我国一天内新能源发电

出力波动最大达3.6亿千瓦，

相当于每天有十余座三峡电站的

总出力在随机起伏。

多时空概率化平衡控制技术，

就像一个智商超高的“资源优化专家”。

它把一天的24小时切分成96个调度点，

精准制订未来数小时内和次日调度的工作计划，

指挥电能在全国跨省跨区

“迁徙”到需要的地方。

这套系统既能瞬间“勒住”富余电力，

又能即刻“补上”突现的缺口，

让电力系统在宏观时空尺度上实现动态平衡。

三大法宝，走向世界。

大电网全电磁暂态仿真技术、

全域协同的安全防御技术、

多时空概率化平衡控制技术，

“三大法宝”强强联手，

构成了全球独一无二的

超大规模新能源大电网运行控制系统。

这套系统不仅守护国内电网，

也走出了国门。

依托项目成果，

我国已为沙特阿拉伯、巴西、

巴基斯坦等国提供了先进的

电网调控与安全防御方案，

还为欧盟“欧洲统一电网”等

前沿项目提供仿真软件。

面向未来，持续攻关。

当然，

新型电力系统仍在发展完善中，

灵活性资源、构网支撑、

协同调控等课题仍需持续攻关。

“十五五”期间，

国家电网固定资产投资预计达4万亿元，

用于新型电力系统建设，

较“十四五”增长40%；

经营区风光新能源装机容量预计年均新增约2亿千瓦，

推动非化石能源消费占比达到25%、

电能占终端能源消费比重达到35%，

助力初步建成新型能源体系、

如期实现全社会碳达峰目标。

面向未来，

项目团队将持续深化研究，

做好大电网运行控制。

新能源正加速接入，

在“三大法宝”护航下跨越山河、稳定输送，

为全球能源转型贡献中国智慧、提供中国方案。

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撰稿丨小新N次方·英大传媒 韩煦 张越越

责任编辑丨葛瑞蒂 

校对丨程镜睿

执行主编丨张灏然 陈婷