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以算力破局 仿真计算筑基环塔工程“合环”

以算力破局 仿真计算筑基环塔工程“合环”

2025-07-01 17:01:17 来源:中新网新疆

  中新网新疆新闻7月1日电(段玉 丁文静)和田—民丰—且末—若羌750千伏输变电工程,作为我国最大750千伏环网工程——新疆环塔里木盆地750千伏输变电工程的“收官关键”,同时也是国家“十四五”重点工程,即将迎来全线“合龙”。这条穿越塔克拉玛干沙漠的电力动脉贯通后,将彻底闭合环绕塔里木盆地的750千伏超高压环网,为南疆经济社会高质量发展注入强劲动能。而在这项跨越沙漠的超级工程背后,电力系统仿真计算正以“数字智慧”破解重重难题,成为工程全周期推进的重要保障。

  新能源高占比下的仿真“突围战”

  电力系统仿真计算,是借助计算机软件与数学模型,在虚拟环境中“复刻”真实电网运行状态,通过模拟各类工况与故障场景,提前预判风险、优化方案,为工程建设与长期稳定运行筑牢技术根基。

  近年来,南疆用电需求持续攀升,南北疆电网互济运行特征显著,随着南疆新型电力系统示范区建设加速,构网型储能、构网型光伏等新技术广泛应用,新能源装机占比超60%。新疆环塔里木盆地750千伏输变电工程长度2600千米,变电站间平均距离超260千米,和田—民丰—且末—若羌750千伏输变电工程正是其重要组成部分。超长的线路距离、复杂的电网特性,使得仿真工作遭遇模型构建复杂、新能源特性难测、计算量指数级增长的“拦路虎”。

  为此,国网新疆电力迅速集结精锐力量,组建仿真计算攻坚团队。团队以国网新疆电科院系统仿真专家为骨干,全程参与和田—民丰—且末—若羌750千伏输变电工程的规划设计、建设实施与运行控制,用算力穿透沙海,以数据驱动决策,为工程安全、高效推进保驾护航。

  混合仿真模型构筑“数字指挥舱”

  构建一个能精准反映高比例新能源电网特性,尤其是涵盖构网型储能等前沿装备的混合仿真模型,难度堪比在数字世界打造一座精密运行的“微型电网”。

  自2023年起,团队在克州阿克陶县龙源奥依塔克光伏储能一变电站完成全国首次构网型储能系统级试验,在昌吉220千伏木垒大石头南风电汇集站完成全国首次构网型SVG人工短路试验。这些开创性实践积累的故障仿真反演等宝贵经验,为此次精确建模提供了独一无二的数据支撑与验证手段。团队沉浸于海量数据与复杂算法,反复推演、持续优化。历经半年艰苦奋战,成功搭建起包含“构网型装备+分布式调相机+可控高抗+串补”等多元组合的环塔环网“机电+电磁”混合仿真模型。该模型融合机电暂态与电磁暂态两种不同时间尺度、建模精度的仿真方法,能够更全面、精准地模拟分析高比例新能源电力系统动态特性。

  模型建成仅是开端,如何将其高效应用于工程建设各关键环节,才是对团队实战能力的真正考验。

  在工程规划阶段,团队依托该模型,结合未来2~3年电源及负荷发展趋势,科学评估电力电量送受需求,通过定量分析证实该工程将大幅提升南疆区域输电能力,为工程规划决策提供坚实数据支撑。

  工程建设实施阶段,新设备启动风险重重。“空载充电线路”作为新设备启动的关键环节,如同火箭发射中的“点火时刻”,处理不当产生的电压波动可能对电网造成冲击。团队开展新设备启动潮流稳定仿真计算,在设备实际通电前模拟所有潜在风险场景,确保启动操作安全可控。“我们必须找到最安全、最平稳的‘启动点’。”团队负责人刘震说。他们搭建高度贴近现场实际的仿真模型,对各种工况下“空载充电线路”电压变化进行上百次推演。通过精准计算不同空充位置对系统电压的影响,最终锁定最佳线路空充位置,并制定控制方案,为现场安全启动提供“操作指南”,有力保障工程顺利推进。

  数字技术赋能新型电力系统未来

  推动工程顺利投运并非终点,如何确保工程在高比例新能源环境下安全稳定运行,并最大限度提升新能源消纳能力,才是更大挑战。为此,团队将工作重心转向运行控制阶段的前瞻性评估。

  依托强大仿真平台,团队开展一系列深入研究:系统评估构网型装备、分布式调相机、可控高抗、串补等新技术,在单一设备应用及组合设备应用场景下,对电网稳定性与新能源消纳能力的提升效果。团队成员段玉介绍:“我们发现,构网型装备与传统分布式调相机组合,就像为电网同时配备‘稳定锚’和‘加速器’,既能提供刚性支撑,又能实现动态响应,是破解高波动性电网稳定难题的可行方案。”仿真结果显示,这种组合应用可显著增强系统惯量支撑、调频调压及阻尼特性,大幅提升新能源极限渗透率。

  “仿真帮助我们精确找到了系统稳定的‘边界’,让风险无法越界,确保这条工程投运后送得稳、送得出。”刘震表示。

  和田—民丰—且末—若羌750千伏输变电工程的仿真计算实践,为南疆电网优化运行控制策略、科学布局新型电力系统支撑技术提供直观量化的决策依据,积累了宝贵的“新疆经验”。其可复制的技术示范,为其他面临类似挑战的地区,提供了经实践验证的电网规划、建设及运行技术路径与参考范例。

  在新型电力系统建设加速推进的背景下,随着新能源占比不断提升,电网结构与运行特性愈发复杂,仿真计算技术将成为保障大电网安全稳定运行的“数字大脑”与“决策中枢”。其精准预测与风险评估能力,是应对能源转型挑战、推动电网高质量发展的核心基石。

  随着和田—民丰—且末—若羌750千伏输变电工程“合龙”在即,南疆750千伏环网即将实现历史性闭环。当强劲电流沿着这条穿越沙漠的电力走廊,点亮千家万户、驱动产业发展时,仿真计算工作者们倾注的智慧与汗水,也将转化为支撑南疆高质量发展的强大动能。

【编辑:袁晶】
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