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          孫宏斌:“簡單”控電壓,真不簡單

          科協改革進行時 2020-12-15

            編者按

            為深入貫徹黨的十九大和十九屆二中、三中、四中全會精神,貫徹落實全國宣傳思想工作會議和全國宣傳部長會議精神,圍繞決勝全面小康、決戰脫貧攻堅主題,中央宣傳部、中國科協、科技部中科院、工程院、國防科工局在全社會廣泛開展“最美科技工作者”學習宣傳活動,深入挖掘、廣泛宣傳一批優秀科技工作者典型,引導和激勵廣大科技工作者學習最美、爭當最美,匯聚起愛國奮斗的磅礴力量。經各地方、各學會、各單位推薦,共有400余位科技工作者入圍,我們將陸續推出部分入圍科技工作者的先進事跡,讓我們一睹他們的最美風貌吧!

            

            以前我國采取依靠人工、分散控制的方法,實時控制電網。在各級電網的控制中心和發電廠、變電站等地方,都有24小時值班的調度操作人員,一旦發現問題,就逐級打電話,要求相應單位進行調整。這種方式不僅耗費巨大的人力,依賴于調度人員的經驗,而且并不能從有利于整個電網全局的角度做出有效的協調。

            因此,讓電壓控制從人工走向自動,顯得尤為必要——對實時采集到的電網數據進行分析,利用有效的算法形成決策,并對電網中的各類無功電壓控制設備進行協調控制,以使得整個電網時時刻刻處于最佳的電壓狀態,保障電網運行的安全和經濟。

            然而,要實現系統級的自動電壓控制,并不容易。首先,控制對象很復雜,尤其近年來我國風機裝機容量位居世界首位,光伏裝機占第二位。然而,風、光發電等可再生能源的輸入是間歇性的,會引起電網電壓的快速、大幅度波動,甚至誘發大規模連鎖脫網事故,給安全運行帶來威脅,這成為我國大規??稍偕茉唇尤腚娋W的主要障礙之一;第二,控制模式復雜,我國的互聯大電網是由空間上分布的多級控制中心共同調度的,如何協調是難題;第三,這還是一個復雜的數學問題,本身求解起來就有難度。

            

            “我們采用了‘自律+協同’的技術路線??刂茖ο髲碗s,我們就根據特性將其分成不同的群,做自律控制,從而使問題簡化。但又不能放任每個部分各自為政,就再通過方法將他們協同起來,勁往一處使,保障電網在更大范圍內實現優化的電壓分布,達到全局最優的目標?!鼻迦A大學電機系教授、該成果的項目負責人孫宏斌說。

            

            在實際應用中,這套系統能夠顯著降低電網輸送過程中的損耗。據統計,該系統在江蘇電網投運后,一年節約近1億度電的損耗,相當于年節省開支約5000萬元。美國PJM電網持續半年的運行數據也表明,該系統實現的節能降損收益約850萬美元,同時,5個關鍵輸電通道的傳輸極限分別提高了7.6%至16.1%,供電可靠性大大提高?!澳壳?,中國的電網每年損耗大約是3600億度電,相當于每人每天浪費了1度電。自動電壓控制系統不需要增加任何設備投入,僅通過控制的手段就能顯著降低損耗?!睂O宏斌說。

            

            針對大規模間歇式可再生能源接入電網的問題,孫宏斌團隊提出并實現了大規模風電匯集接入的電壓控制技術。截至2015年底,已在我國6個大型風光基地和102座大型風光場站應用,接入協同控制的風/光能源總裝機48.7GW,占全國并網風/光能源總裝機的37%,有效保障了新能源基地和電網的安全運行。

            截至2015年底,該系統已經在華北、華東、華中、西北、南方、西南六大區域電網和北京、天津、重慶、江蘇等22個省級電網得到推廣應用,共接入常規電廠716座,總裝機容量7.55億千瓦。其間團隊經歷了14項國家級課題,申請發明專利近90項,發表論文200余篇,境外專題特邀報告20余次。

            

            該成果還成為了美國電網第一個自動電壓控制系統,也成為我國先進電網控制系統對美國的首例輸出。隨后,相關成果又被推廣到馬來西亞國家電網和加拿大BC Hydro電網。美國能源部顧問、美國國家工程院院士博斯教授認為,該成果“使得中國在電壓控制領域遙遙領先于世界”。(文/人民日報)

          責任編輯:王超

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          科協改革進行時
          是中國科協為深入推進科普信息化建設而塑造的全新品牌,旨在以科普內容建設為重點,充分依托現有的傳播渠道和平臺,使科普信息化建設與傳統科普深度融合,以公眾關注度作為項目精準評估的標準,提升國家科普公共服務水平。

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