核心提示“要瞄準(zhǔn)世界科技前沿，強(qiáng)化基礎(chǔ)研究，實(shí)現(xiàn)前瞻性基礎(chǔ)研究、引領(lǐng)性原創(chuàng)成果重大突破。加強(qiáng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究，拓展實(shí)施國(guó)家重大科技，突出關(guān)鍵共性、前沿引領(lǐng)技術(shù)、現(xiàn)代工程技術(shù)、顛覆性技術(shù)創(chuàng)新?！秉h的十九大為科技創(chuàng)新指明了方向。國(guó)家電網(wǎng)公司堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略,中國(guó)電科院從電力系統(tǒng)安全、調(diào)度安全再到設(shè)備安全，不斷破解發(fā)展難題，以扎實(shí)、領(lǐng)先的技術(shù)提升電網(wǎng)預(yù)防和抵御事故風(fēng)險(xiǎn)的能力。

　　新一代調(diào)度控制系統(tǒng)：

　　保障復(fù)雜大電網(wǎng)

　　安全穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)運(yùn)行

　　電網(wǎng)運(yùn)行的一體化特征愈加顯現(xiàn)，全局監(jiān)視、全網(wǎng)防控、集中決策的需求日益突出，國(guó)家電網(wǎng)公司提出研發(fā)建設(shè)新一代調(diào)度控制系統(tǒng)，進(jìn)一步提升電網(wǎng)調(diào)控技術(shù)支撐能力。國(guó)調(diào)中心組織中國(guó)電科院和南瑞集團(tuán)開(kāi)展新一代調(diào)度控制系統(tǒng)的全面研發(fā)工作。

　　針對(duì)大電網(wǎng)全局監(jiān)視、全局分析、全局防控、全局決策和市場(chǎng)化調(diào)度要求，新一代調(diào)度控制系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)模型統(tǒng)一管理、數(shù)據(jù)集中應(yīng)用、全局分析決策和就地實(shí)時(shí)監(jiān)控。在新一代調(diào)度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，中國(guó)電科院始終堅(jiān)持電網(wǎng)主動(dòng)調(diào)度和自動(dòng)巡航的設(shè)計(jì)理念：通過(guò)源—網(wǎng)—荷精細(xì)化調(diào)控，全局電力電量平衡超前部署，電網(wǎng)事故預(yù)想、預(yù)判、預(yù)控，主動(dòng)防范電網(wǎng)故障，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)主動(dòng)調(diào)度?；谕獠凯h(huán)境信息及未來(lái)趨勢(shì)分析，通過(guò)全景監(jiān)視和評(píng)估實(shí)施控制策略智能調(diào)整，完成電網(wǎng)運(yùn)行自校正，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)巡航調(diào)度，大幅減輕調(diào)控人員工作強(qiáng)度。

　　在新的架構(gòu)下，新一代調(diào)度控制系統(tǒng)可以做到“更全局、更快速、更準(zhǔn)確”。

　　“全”——模型全、數(shù)據(jù)全、功能全。實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)一次/二次設(shè)備模型的時(shí)間、空間多維度管理；實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、外部環(huán)境數(shù)據(jù)等各類(lèi)數(shù)據(jù)的按需共享；在模型全、數(shù)據(jù)全的基礎(chǔ)上，構(gòu)建監(jiān)視控制、分析預(yù)警、計(jì)劃決策、綜合評(píng)估及仿真模擬等全方位應(yīng)用功能，全面支撐各類(lèi)電網(wǎng)調(diào)控業(yè)務(wù)；從全局視野的角度設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)應(yīng)用功能，做到全局監(jiān)視電網(wǎng)實(shí)時(shí)信息，全局分析電網(wǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)，全局防控電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，全局決策新能源消納和備用支援。

　　“快”——獲取快、計(jì)算快、響應(yīng)快。以廣域數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)為支撐，最大限度減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)節(jié)，提升數(shù)據(jù)共享效率；利用分布式并行計(jì)算以及智能化處理技術(shù)，確保大電網(wǎng)統(tǒng)一分析計(jì)算速度滿(mǎn)足在線應(yīng)用要求；將電網(wǎng)及外部環(huán)境變化和預(yù)兆第一時(shí)間推送給調(diào)控人員，電網(wǎng)發(fā)生故障后，快速給出分析結(jié)果和處置措施。

　　“準(zhǔn)”——信息準(zhǔn)、決策準(zhǔn)、控制準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)增加時(shí)標(biāo)，提高電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)斷面的時(shí)間一致性，采用大數(shù)據(jù)等技術(shù)提高新能源及負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性；基于分析決策中心，考慮及二次設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)和外部環(huán)境變化等信息，進(jìn)行全網(wǎng)統(tǒng)一分析決策，保證決策結(jié)果的準(zhǔn)確性；分區(qū)電網(wǎng)實(shí)時(shí)響應(yīng)全網(wǎng)分析決策指令，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的就地控制，保證本地控制功能的準(zhǔn)確性。

　　目前，新一代調(diào)度控制系統(tǒng)的研發(fā)工作正在有序地開(kāi)展中。2020年底，中國(guó)電科院和其他相關(guān)單位將完成示范工程建設(shè)。

　　電力系統(tǒng)仿真計(jì)算：

　　更精確、更快速

　　電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、調(diào)度運(yùn)行離不開(kāi)準(zhǔn)確科學(xué)的計(jì)算，所有的運(yùn)行方式安排必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的定量分析與仿真驗(yàn)證。目前應(yīng)用于國(guó)家電力調(diào)度控制中心和全國(guó)所有網(wǎng)、省、地各級(jí)電力調(diào)度部門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)仿真分析程序，長(zhǎng)期以來(lái)一直由中國(guó)電科院研發(fā)和維護(hù)。過(guò)去數(shù)十年間，仿真程序用大量計(jì)算和分析工作，為我國(guó)電網(wǎng)各項(xiàng)里程碑式的工程和日常安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的依據(jù)。目前我國(guó)電網(wǎng)正處在快速發(fā)展中，新元件、新設(shè)備、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，電網(wǎng)新設(shè)備、新系統(tǒng)的準(zhǔn)確模擬是仿真計(jì)算的核心和重點(diǎn)，正確建模、準(zhǔn)確仿真，方能保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

　　隨著使用傳統(tǒng)化石能源發(fā)電帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題日益突顯，風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電技術(shù)成為當(dāng)今世界各國(guó)發(fā)展和研究的熱點(diǎn)?；谖覈?guó)實(shí)際情況，中國(guó)電科院建立了通用化的固定轉(zhuǎn)速、雙饋、直驅(qū)風(fēng)電模型和與光伏發(fā)電實(shí)際特性一致的通用機(jī)電暫態(tài)模型，為新能源基地電力送出提供了有力保障。大容量高電壓等級(jí)交/直流輸電工程集中投入運(yùn)行，新型多端柔性直流輸電系統(tǒng)開(kāi)始陸續(xù)建設(shè)和運(yùn)行，也給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和仿真技術(shù)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。中國(guó)電科院開(kāi)發(fā)的仿真程序常規(guī)直流模型能夠準(zhǔn)確模擬直流輸電系統(tǒng)的響應(yīng)特性以及直流換相失敗特性；對(duì)于近年來(lái)新出現(xiàn)的分層接入直流系統(tǒng)，也及時(shí)開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的仿真模塊。為向電網(wǎng)運(yùn)行提供更準(zhǔn)確的依據(jù)，中國(guó)電科院的專(zhuān)家制定了直流輸電模型參數(shù)校核的相關(guān)流程。目前所有特高壓直流輸電系統(tǒng)均有經(jīng)過(guò)規(guī)范校核驗(yàn)證的模型與參數(shù)。為了滿(mǎn)足未來(lái)將要出現(xiàn)的柔性直流輸電系統(tǒng)，中國(guó)電科院與國(guó)網(wǎng)直流部、國(guó)調(diào)中心和控制保護(hù)廠商密切合作，研發(fā)了具備換流閥閉鎖、直流線路短路及斷路等直流側(cè)故障機(jī)電暫態(tài)仿真能力的電壓源型直流系統(tǒng)仿真模型。

　　目前，仿真程序里風(fēng)機(jī)、光伏電站、特高壓直流輸電系統(tǒng)、多端/柔性直流輸電系統(tǒng)等一系列新模型已成為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行必須的分析工具。

　　借助新的高效數(shù)值算法、建模方法以及軟件的分析能力和計(jì)算性能的提高，中國(guó)電科院經(jīng)過(guò)十多年的研發(fā)，包含電力系統(tǒng)多個(gè)時(shí)間尺度動(dòng)態(tài)過(guò)程(電磁—機(jī)電—中長(zhǎng)期過(guò)程有機(jī)結(jié)合)的全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)可用于解決大電網(wǎng)連鎖性故障、新能源大規(guī)模接入、多直流饋入的受端電網(wǎng)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、FACTS技術(shù)的應(yīng)用、電網(wǎng)規(guī)劃方案比較、安全穩(wěn)定控制策略、二次系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)等問(wèn)題，仿真時(shí)間跨度從毫秒級(jí)到分鐘級(jí)。該成果為青藏直流聯(lián)網(wǎng)工程、三峽輸變電工程、西電東送、特高壓交直流輸電等重大輸電工程系統(tǒng)提供了重要的技術(shù)支撐。該程序及相關(guān)成果“互聯(lián)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)過(guò)程安全防御關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”榮獲2016年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

　　2016年12月，世界上首個(gè)電力系統(tǒng)專(zhuān)用的超算中心于中國(guó)電科院建成并投入試運(yùn)行。在交直流大電網(wǎng)復(fù)雜運(yùn)行特性對(duì)仿真計(jì)算效率帶來(lái)嚴(yán)峻考驗(yàn)的背景下，超算中心的海量電網(wǎng)仿真計(jì)算能力，使之成為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行強(qiáng)有力的支撐工具，全面支持各級(jí)調(diào)度開(kāi)展運(yùn)行方式計(jì)算和規(guī)劃滾動(dòng)校核。

　　超算中心使用的作業(yè)調(diào)度平臺(tái)、仿真計(jì)算程序都是由中國(guó)電科院自主研發(fā)的國(guó)產(chǎn)軟件系統(tǒng)。超算中心的使用刷新了方式計(jì)算人員對(duì)計(jì)算速度“快”和計(jì)算效率“高”的認(rèn)識(shí)。“在超算中心建成之前，我們也使用后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行批量作業(yè)的計(jì)算，但是由于CPU個(gè)數(shù)有限，我們不得不把同一批1000多個(gè)計(jì)算任務(wù)手工分成幾批，分批次提交后臺(tái)計(jì)算，再拼接結(jié)果，手工拆分作業(yè)計(jì)算的方式還容易出錯(cuò)，我們方式計(jì)算人員花費(fèi)了大量的精力。但現(xiàn)在不一樣了，超算中心機(jī)房配有810臺(tái)服務(wù)器，近24000個(gè)計(jì)算核心，理論峰值計(jì)算能力高達(dá)918萬(wàn)億次每秒，在電力系統(tǒng)計(jì)算領(lǐng)域真是首屈一指。原來(lái)我們10個(gè)計(jì)算人員一周的計(jì)算任務(wù)，現(xiàn)在通過(guò)超算中心配套開(kāi)發(fā)的批處理計(jì)算調(diào)度平臺(tái)軟件提交后臺(tái)計(jì)算，不到一個(gè)小時(shí)就完成了，速度提高了3000倍?！币幻麌?guó)調(diào)中心方式計(jì)算工作人員在利用超算中心資源進(jìn)行2017年的夏季滾動(dòng)方式計(jì)算后，對(duì)平臺(tái)的強(qiáng)大能力稱(chēng)贊不已。

　　電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備：

　　攻克世界難題站在世界前列

　　電網(wǎng)線路和變電站長(zhǎng)期暴露在空氣中，大氣污染使電網(wǎng)遇到潮濕天氣或者霧霾天氣極易發(fā)生污閃，造成大范圍停電。這些問(wèn)題在歐美、日本、前蘇聯(lián)的工業(yè)區(qū)都曾發(fā)生，在印度、南非等發(fā)展中國(guó)家，至今仍威脅著電網(wǎng)的安全運(yùn)行。在我國(guó)，自上世紀(jì)80年代到本世紀(jì)初，電網(wǎng)大面積污閃幾乎每年發(fā)生。1990年2月，該問(wèn)題跨越京津晉冀魯豫遼5省2市，1996年末至1997年初波及長(zhǎng)江中下游6省1市，2001年初再次覆蓋京津冀魯豫遼4省2市。

　　在國(guó)家電網(wǎng)公司的組織下，中國(guó)電科院會(huì)同相關(guān)研究機(jī)構(gòu)，在電網(wǎng)外絕緣飽和積污特性、全工況污穢試驗(yàn)及外絕緣配置方法等方面取得重大技術(shù)突破與創(chuàng)新，從根本上解決了困擾我國(guó)近30年的電網(wǎng)大面積污閃難題，全國(guó)電網(wǎng)大面積污閃事故已得到有效遏制，輸電線路污閃跳閘率從2001年的0.12次/（百千米˙年）大幅下降到近年的0.001次/（百千米˙年），極大地提高了我國(guó)電網(wǎng)安全運(yùn)行的可靠性。

　　目前，由中國(guó)電科院牽頭制定的新的污區(qū)劃分標(biāo)準(zhǔn)和污區(qū)圖在全國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行管理和各大區(qū)電力設(shè)計(jì)院的輸變電工程設(shè)計(jì)中得到全面使用。新建的特高壓交直流輸變電工程全面推廣采用等價(jià)自然污穢的全工況耐受電壓進(jìn)行外絕緣設(shè)計(jì)，顯著提高了輸變電工程建設(shè)與運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)可靠性。

　　中國(guó)電科院在外絕緣關(guān)鍵技術(shù)方面取得重大技術(shù)突破與創(chuàng)新，得到國(guó)際同行的高度認(rèn)可，提升了行業(yè)國(guó)際話語(yǔ)權(quán)。污區(qū)分界線被國(guó)際電工委員會(huì)污穢地區(qū)絕緣子選用標(biāo)準(zhǔn)IEC60815-1所采用?！爸袊?guó)的污區(qū)圖是這類(lèi)文件中我所見(jiàn)過(guò)的最好的，提供了可為世界各國(guó)電力系統(tǒng)運(yùn)行人員學(xué)習(xí)的實(shí)際解決方案和經(jīng)驗(yàn)。”美國(guó)電力電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)電介質(zhì)與絕緣學(xué)會(huì)副主席Gubanski如是說(shuō)。

　　特高壓GIS(氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備)是電網(wǎng)的關(guān)鍵控制和保護(hù)設(shè)備，包含多種電氣設(shè)備，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。隨著特高壓工程建設(shè)推進(jìn)，盆式絕緣子和VFTO（特快速瞬態(tài)過(guò)電壓）的影響日益凸顯。

　　盆式絕緣子是GIS中大量使用的關(guān)鍵絕緣和支撐部件，特高壓盆式絕緣子絕緣水平高、結(jié)構(gòu)尺寸大，對(duì)材料、設(shè)計(jì)、工藝和質(zhì)量控制均提出了很高要求。由于我國(guó)在大型環(huán)氧絕緣件澆注領(lǐng)域研究基礎(chǔ)薄弱，特高壓盆式絕緣子在工程建設(shè)初期主要依賴(lài)進(jìn)口，增加了工程采購(gòu)成本和建設(shè)周期，盡管如此，運(yùn)行中依然出現(xiàn)了多次放電和開(kāi)裂等嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題，給電網(wǎng)安全造成了巨大隱患，研制國(guó)產(chǎn)化高水平盆式絕緣子迫在眉睫。

　　頂著時(shí)間緊、任務(wù)重的巨大壓力，中國(guó)電科院聯(lián)合國(guó)內(nèi)頂級(jí)開(kāi)關(guān)廠、科研院校開(kāi)展協(xié)同攻關(guān)?？朔刂乩щy，國(guó)產(chǎn)盆式絕緣子僅用一年時(shí)間就研制成功，經(jīng)檢測(cè)，在電氣和機(jī)械性能等方面均達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，并成功應(yīng)用于皖電東送工程。目前，工程應(yīng)用的國(guó)產(chǎn)化特高壓盆式絕緣子數(shù)以萬(wàn)計(jì)，長(zhǎng)期運(yùn)行狀況良好。特高壓盆式絕緣子的國(guó)產(chǎn)化研制成功，是我國(guó)絕緣子技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)重大突破，有力地支撐了特高壓工程的規(guī)?；ㄔO(shè)，保障了電網(wǎng)的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行。中國(guó)工程院院士雷清泉在驗(yàn)收會(huì)上指出：“特高壓盆式絕緣子的國(guó)產(chǎn)化代表我國(guó)在環(huán)氧絕緣件澆注領(lǐng)域已經(jīng)站在了世界前列，對(duì)國(guó)內(nèi)其他相關(guān)行業(yè)也是一次極大的促進(jìn)與鼓舞?！?/p>

　　VFTO是GIS內(nèi)部特有的電磁瞬態(tài)現(xiàn)象，幅值高，波前時(shí)間短，嚴(yán)重威脅GIS內(nèi)部絕緣安全。對(duì)其深入認(rèn)知和有效防護(hù)成為保障特高壓GIS質(zhì)量和電網(wǎng)安全亟待解決的難題。

　　中國(guó)電科院整合包括國(guó)內(nèi)數(shù)所知名高校和制造廠商的優(yōu)勢(shì)研究資源，并獲得國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)目及國(guó)家電網(wǎng)公司三期重點(diǎn)項(xiàng)目支持。經(jīng)過(guò)歷時(shí)8年的持續(xù)攻關(guān)，中國(guó)電科院研究全面掌握了VFTO測(cè)量、特性、仿真、絕緣及防護(hù)方法，為VFTO防護(hù)提供了經(jīng)濟(jì)有效手段。研究成果通過(guò)了中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)的技術(shù)鑒定，中國(guó)工程院院士邱愛(ài)慈認(rèn)為：“項(xiàng)目推動(dòng)了我國(guó)特高壓GIS變電站VFTO防護(hù)技術(shù)的進(jìn)步，成果總體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平”。目前，項(xiàng)目成果直接應(yīng)用于7個(gè)1000千伏工程，全面提升了特高壓GIS變電站VFTO防護(hù)水平，為保障特高壓電網(wǎng)的運(yùn)行安全發(fā)揮了巨大作用。