一、国家能源大电网技术研发中心
国家能源大电网技术研发中心(简称大电网技术研发中心)由国家能源局于2009年11月批复设立,依托中国南方电网有限责任公司南方电网科学研究院建设。大电网技术研发中心以电网运行决策支持、直流控制保护试验研发、大电网安全稳定控制试验研发、电力系统集成技术试验研发和仿真技术试验研发等五项功能平台为建设目标。
大电网技术研发中心成立以来,积极开展基础设施及实验平台建设,目前是国际上最具规模、技术先进和设备现代化水平最高的交直流大电网实时仿真试验研究基地之一。在基础设施建设方面,大电网技术研发中心以南方电网仿真实验室为核心,投资近1.5亿元建成了国际最先进的电网实时数字RTDS仿真实验室,并计划在广州科学城规划建设新的研发中心。在实验平台建设方面,大电网技术研发中心已建成了电网运行决策支持、直流控制保护试验研发、大电网安全稳定控制试验研发、电力系统集成新技术试验研发和电磁-机电混合实时仿真技术等五项功能平台,同时配备典型交流保护、信号放大器、试验电源、录波仪器等设备。
大电网技术研发中心重点承担了大电网安全运行与控制技术、(特)高压直流工程核心技术自主化、交直流电网实时仿真技术和电力集成新技术仿真研究等重大研发课题,拥有多项自主创新成果和自主知识产权的核心技术,荣获科技成果奖励45项,获得专利授权23项,整体科技研发能力居世界领先水平。尤其是开展的“交直流大电网高拟真跨平台全景实时仿真技术的集成研究与开发应用”课题,取得重大突破成果,已在大电网安全运行与控制和(特)高压直流输电建设运行等方面发挥了重要作用:一是交直流控制保护及广域安稳控制物理集成的交直流复杂电网跨平台全景仿真模拟技术国际领先,包括:交直流输电系统的高拟真数字建模技术、多平台直流控制保护及安稳控制装置与RTDS的集成和闭环实时仿真技术及应用;二是特高压直流孤岛运行全景仿真实验研究技术为国内外独创,包括:发电厂调速励磁、监控系统及特高压直流控制保护物理系统与RTDS电力系统数字仿真构造的机网协调全景混合仿真平台及应用;三是跨平台的电磁-机电混合仿真技术开发具有世界首创性,包括:RTDS电磁暂态仿真与其他机电暂态仿真平台接口及数据交互仿真技术的突破;四是国内首次针对VSC技术特点的小步长仿真实验研究技术应用开发,有效实现大容量STATCOM及兆瓦级储能等国家863重大科技示范工程的仿真试验研究;五是特高压交直流复杂大电网运行与控制特性的实时仿真分析研究成果具有行业重要的示范性,包括:特高压直流孤岛运行实时仿真研究、多直流受端系统运行特性实时仿真研究、大规模交直流并联系统暂态动态特性及与电网实际典型故障比对的仿真实验研究等。
另外,大电网技术研发中心以居于国际领先水平的RTDS为基础,围绕交直流大电网的电磁-机电混合实时数字仿真技术、集成大量实际控制保护装置的跨平台闭环仿真技术、复杂大电网的高拟真仿真环境构建技术、广域控制的全景实验分析技术、机网协调控制实验研究技术、新型大功率电力电子装备的仿真实验及小步长仿真应用技术等开展了全面深入的集成创新研究和工程应用。依托研究成果构成了世界上最大规模、最具水准的交直流大电网高拟真跨平台全景实时仿真实验分析研究平台,深入研究超大规模交直流电力系统的动态行为和特征并探索其分析方法,完成了从特高压直流控制保护到广域安稳控制系统,从大功率STATCOM到MW级储能技术的实验和性能研究,提出了大电网安全运行与控制技术相关理论和方法,取得了巨大的经济效益和社会效益。在大规模交直流并联电网运行控制特性及技术的实时仿真实验与分析研究上取得具有国际领先的技术成果,研究成果不仅保障了我国大规模交直流混合电力系统的安全稳定运行,也对国际大电网技术发展具有重要意义。
大电网技术研发中心在人才队伍建设、技术服务、入网检验和“产学研用”科技研发等方面也开展了特色工作并取得了优异成绩。在人才队伍建设方面,大电网技术研发中心拥有一支由院士、享受政府津贴专家和中青年带头人为骨干的研发队伍,重视对技术带头人的选拔培养与任用,将长期从事电力系统规划运行、控制保护、直流、过电压、仿真等领域的专家培养成技术带头人。在技术服务方面,大电网技术研发中心重点开展了直流运行与控制保护技术的仿真试验研究并承担完成二十多项典型事故及反措试验:云广直流“8.19”双极相继闭锁故障、高肇直流“5.10”测量故障引起直流连续闭锁、小湾电厂在云广直流孤岛调试方式下电压波动和平班电厂“12.2”低频振荡等,发布34期仿真试验简报。在入网检验方面,大电网技术研发中心开展了二十多项重要装备的工程入网检测试验研究:串补控制保护、直流融冰装置、换流变保护特性、交流滤波器保护特性和500kV交流线路保护特性等。在“产学研用”科技研发方面,大电网技术研发中心以电网需求为导向,做强做优核心业务。利用装备制造业生产设计,联合设计院、科研院所及高校的科研资源,调动电网内外研发资源,以用户满意度为评价标准,发挥各自优势,团结协作,形成研究、设计和试验的自主创新能力,培养创新人才,实现参与方多赢局面。
依据《国家能源科技“十二五”规划》,大电网技术研发中心明确了下一步发展目标和任务,即以RTDS仿真技术为核心,进一步开展具有自主技术的电磁-机电混合实时仿真实用化研发,全面建设电网控制保护技术试验研究与入网检测、220kV及以上交直流电网实时仿真分析研究、交直流电网运行特性展示与培训演练系统平台,最终建成世界电网仿真与控制技术领域最具规模的大电网技术研发中心。
二、国家能源智能电网(上海)研发中心
国家能源智能电网(上海)研发中心于2009年11月正式获得国家能源局批复成立。其依托上海交通大学建设,致力于在新能源并网、智能配用电、电力设备智能化、通讯与信息、电力安全、调度和第二代高温超导等方面开展重大科技研发工作,力争在“十二五”期间建设成国际知名的智能电网研发中心,为国家的智能电网建设发展做出贡献。
国家能源智能电网(上海)研发中心(简称智能电网(上海)研发中心)自成立以来,积极开展实验平台建设,取得了卓越的成绩。智能电网(上海)研发中心正在打造国际领先的智能电网全景研究实验平台,具备承接智能电网顶级科研的能力,可以进行智能电网关键技术的研究和产品开发,包括智能变电站、输电线路、配电、用电、通讯、调度、功率变换、超导、V2G等。该研究实验平台定位为智能电网的数字物理混合仿真实验平台,主要由以下模块组成:由高压大电网(RTDS)、大规模可再生能源接入、智能变电站及其自动化系统等构成主系统;由配网、微网、用户组成的现代智能配用电网系统;完成物理与数字系统的有机结合的物理模拟与数字模拟接口系统。在全力打造该研究实验平台的基础上,智能电网(上海)研发中心建立了相关专业研究室,包括:风能与储能、电力设备智能化、超导、电力安全与规划、智能调度与保护、智能配用电、微网与综合能源利用等
依托强大的研究团队,智能电网(上海)研发中心重点开展了以下工作:一是在电力设备智能化的关键技术方面。智能输电线路分布式监测系统和提高输电容量技术已在山东、河南、东北电网以及南方电网等电力系统获得广泛应用。关键技术已申请和获得发明专利10项;二是在风能、太阳能及大容量储能系统的大功率电力电子电网接入装备技术方面。研制1.5MW变流器、3MW全功率变流器;研究了高压大功率模块智能化及其在中压风电变流器中的应用;大容量电池储能系统的高压直挂接入装备目前在研发阶段;三是在风电机组及风电场的动态建模技术方面。基于PowerFactory和PSCAD针对国内主要厂商的机组建立了动态镜像模型;四是在智能配电网技术方面。智能电网(上海)研发中心在国内率先提出智能分布式馈线自动化技术,成果在上海世博园智能配电网示范工程中成功应用;五是在无线电力传输技术方面。研制成功了50W(用于植入式医疗器械)及1.5kW样机(最高效率可达91%),发表论文25篇,其中SCI检索5篇,EI检索15篇,申报发明专利4项,作为发起人之一与青岛海尔集团等5家单位正在筹建“无线电能传输技术创新联盟”;六是在海上风电场直流汇聚、传输与并网技术方面。智能电网(上海)研发中心对海上风电直流网采用直流汇聚传输进行了系统分析和经济评估,取得了一系列理论成果,针对直流网的关键装备DC-DC变换器作了系统的理论研究及试验样机开发;七是在第二代高温超导带材制备装备国产化、新型超导限流器、超导储能等超导设备研发技术方面。突破了第二代高温超导带材制备中的关键技术难题,在我国首次实现连续化制备百米量级第二代高温超导带材(YBCO)。目前正在上海市政府的支持下,建造我国第一条千米级第二代高温超导带材中试生产线,届时单根超导带材长度达到1000米,载流量达到400A。基于第二代高温超导材料的超导电力设备的研发也在展开,在上海市节能减排重点项目的支持下已经完成10kV样机。除超导限流器外,超导直流输电电缆,超导磁体线圈(可应用于超导变压器,超导储能,超导风机)的研究和样机的建设也已经展开;八是智能调度技术方面。利用系统动力学、熵权法和层次分析法等多目标评价方法开展智能电网标准体系及其建设效益的评估,生成了低碳效益、节能效益、经济效益等具体量化指标,为科学评估单项智能电网技术和智能电网示范工程提供了系统化的依据。
智能电网(上海)研发中心自成立以来,开展了一系列独具特色的管理工作。一是智能电网(上海)研发中心建立了明确的组织机构、运行机制及管理办法。组建了10个实体研究团队和1个战略研究室,人才队伍发展至78人,其中有2位人员出任国家科技部863专家,1位出任国家可再生能源中心咨询委员会委员,并成立了由院士和知名专家组成的学术委员会;二是智能电网(上海)研发中心贯彻国家“产学研用”结合的原则,针对目前智能电网、新能源等战略性新兴产业,组建了校企联盟,截止目前已经有15家企业联盟会员;三是智能电网(上海)研发中心已经举办了“61850 for Smart Grids”研讨会、2011中国智能电网产业发展高峰论坛,协助上海市科委组织了“崇明岛智能电网综合集成示范院士专家论坛”等,近期将协办2012国际智能电网大会及中国国际嵌入式大会暨展览会;四是智能电网(上海)研发中心还积极开展国际合作,与美国能源部、NIST建立了联系,与欧美著名大公司西门子、施耐德、GE、IBM等建立了合作关系,与美国佐治亚理工、南加州大学、加州伯克利分校、英国剑桥大学和意大利都灵大学等建立了合作机制。
智能电网(上海)研发中心下一步将以《国家能源科技“十二五”规划》的要求为指导方向,以“绿色能源的高效利用,研发智能电网关键技术, 推进标准规范的制定,引领产业的可持续发展”为使命,力争在发电与输配电技术领域及新能源技术领域取得重大关键技术突破,在超导、电力设备智能化关键技术、基于物联网的配用电技术方向达到国内领先水平,在智能电网模式、海上风电汇聚与新能源接入装置、电动车V2G、能源岛礁方向形成自己的特色,将智能电网(上海)研发中心建设成国内领先并具有国际影响力的智能电网研发中心。(未完待续)(国家能源局能源节约和科技装备司)















