2月25～26日，由工業(yè)和信息化部組織的國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項(xiàng)目2022年度總結(jié)會召開。會上，孫華東作為國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項(xiàng)目負(fù)責(zé)人匯報了年度創(chuàng)新工作。
孫華東長期從事大電網(wǎng)安全穩(wěn)定分析與控制研究，承擔(dān)了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等一系列重大科技項(xiàng)目和重點(diǎn)工程任務(wù)，帶領(lǐng)團(tuán)隊攻克了跨區(qū)交直流協(xié)同控制等關(guān)鍵技術(shù)難題。今年，他當(dāng)選中國電科院院士。
孫華東主導(dǎo)研究的成果廣泛應(yīng)用于我國電網(wǎng)規(guī)劃和調(diào)度運(yùn)行領(lǐng)域，為保障我國電網(wǎng)安全運(yùn)行發(fā)揮了重要作用，先后獲得國家科技進(jìn)步獎一等獎1項(xiàng)、省部級一等獎7項(xiàng)。
探索前沿技術(shù)，解決工程難題
2002年，孫華東來到中國電力科學(xué)研究院攻讀博士，師從中國科學(xué)院院士周孝信。“在周老師的指導(dǎo)下，我選定了大電網(wǎng)安全穩(wěn)定作為研究方向。”孫華東說。
博士畢業(yè)后，孫華東選擇留在中國電力科學(xué)研究院有限公司從事電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析與控制方面的研究。“科技工作者要不斷到現(xiàn)場學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)，才能知道電網(wǎng)最迫切的需求是什么，才能明確探索的方向，掌握最前沿的技術(shù)。”從技術(shù)員到國家電網(wǎng)有限公司首席專家，再到中國電科院院士，孫華東堅持扎根工程一線，解決影響大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的技術(shù)難題。
2010年以來，我國電網(wǎng)進(jìn)入特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)的快速發(fā)展期，電網(wǎng)跨區(qū)互濟(jì)能力不斷增強(qiáng)。但隨著跨區(qū)輸電功率不斷提高，電網(wǎng)運(yùn)行的安全風(fēng)險也在增加。
針對特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)發(fā)展過程中的安全穩(wěn)定分析與控制防御問題，孫華東和團(tuán)隊查閱相關(guān)資料，仔細(xì)研究各種理論方法，提出了跨區(qū)交直流功率波動建模及計算方法，突破了輸電限額與功率沖擊耦合的限制，提升了交直流混聯(lián)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行裕度。他和團(tuán)隊成員研發(fā)了世界上規(guī)模最大、協(xié)調(diào)控制能力最強(qiáng)的跨區(qū)交直流協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，攻克了考慮多級斷面約束的大電網(wǎng)安全穩(wěn)定協(xié)調(diào)控制技術(shù)，建成了可控制9回直流的跨區(qū)交直流協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)示范工程，降低了大規(guī)模功率波動沖擊引發(fā)關(guān)鍵斷面崩潰的風(fēng)險，提升了交直流斷面輸電能力和電網(wǎng)安全水平。
目前，我國已建成以特高壓為主的交直流混聯(lián)大電網(wǎng)，千萬千瓦級新能源基地數(shù)量也不斷增加，電網(wǎng)中新能源裝機(jī)占比持續(xù)提高，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，電力電子設(shè)備大量接入電力系統(tǒng)，電網(wǎng)安全運(yùn)行面臨新的挑戰(zhàn)。
針對高比例電力電子大電網(wǎng)支撐強(qiáng)度量化評估和提升難題，孫華東帶領(lǐng)團(tuán)隊開展攻關(guān)，提出了電源側(cè)、負(fù)荷側(cè)新能源集群等值建模方法，為系統(tǒng)穩(wěn)定特性認(rèn)知打下基礎(chǔ);提出了大電網(wǎng)電壓支撐強(qiáng)度量化評估方法，依托具有自主知識產(chǎn)權(quán)的仿真平臺研發(fā)了新能源接入規(guī)模量化評估軟件;提出了大電網(wǎng)頻率支撐強(qiáng)度量化評估方法，實(shí)現(xiàn)慣量約束下的頻率穩(wěn)定在線分析。
“重大工程的技術(shù)攻關(guān)成果不是一個人和一個團(tuán)隊的功勞，作為廣大電力工作者中的一員，參與其中我深感榮幸。”孫華東說，“我深信任何事情想要干好，都得有一份熱愛，搞科研更是如此。”
專注技術(shù)突破，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)
2020年12月30日，世界上首個專為消納清潔能源而建設(shè)的特高壓直流工程——±800千伏青海—河南特高壓直流輸電工程竣工投運(yùn)。同年，世界首個柔性直流電網(wǎng)工程——張北柔性直流電網(wǎng)示范工程四端帶電組網(wǎng)，張北地區(qū)的新能源電力成功送入北京電網(wǎng)。
在青豫特高壓直流工程、張北柔直工程建設(shè)中，孫華東帶領(lǐng)團(tuán)隊針對大規(guī)模新能源弱支撐電源基地直流外送的安全穩(wěn)定性分析與控制展開研究，搭建了國內(nèi)規(guī)模最大的新能源并入特高壓直流全電磁仿真模型，完成了直流特性分析，掌握了新能源經(jīng)特高壓直流送出的技術(shù)特點(diǎn)，攻克了大規(guī)模新能源弱支撐電源基地直流外送的安全穩(wěn)定性特性和穩(wěn)定控制技術(shù)，擴(kuò)大了新能源并網(wǎng)規(guī)模，提升了直流工程輸電能力。
肩負(fù)著實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破的責(zé)任，團(tuán)隊每位成員都全力以赴。“我們摸著石頭過河，經(jīng)常因?yàn)榧夹g(shù)分歧討論到深夜。”孫華東說。
在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的背景下，孫華東認(rèn)為，要在更大的時間尺度和空間范圍內(nèi)重新構(gòu)建源、荷、儲三者參與的非完全實(shí)時電力電量平衡模式，確保電力可靠供應(yīng)和高比例新能源發(fā)電消納是必須解決的核心問題之一。為此，他先后牽頭主持了“高比例電力電子型電源接入對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性影響機(jī)理及控制措施研究”“超高占比新能源電網(wǎng)發(fā)電控制系統(tǒng)與運(yùn)行控制策略研究”等重大科技項(xiàng)目，專注于新型電力系統(tǒng)仿真建模、分析方法和控制技術(shù)領(lǐng)域的研究。
目前，孫華東帶領(lǐng)團(tuán)隊初步建立了適用于分析新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的電力電子設(shè)備集群動態(tài)等值模型，揭示了新能源與直流接入受限的穩(wěn)定限制原因，提出穩(wěn)定性判別、量化評估及優(yōu)化控制技術(shù)，開發(fā)出大電網(wǎng)慣量在線監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)和新能源接入規(guī)模量化評估軟件，還開展了碳中和目標(biāo)下能源格局和電網(wǎng)發(fā)展方式等研究，服務(wù)公司制訂碳達(dá)峰碳中和行動方案、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動方案等，為電網(wǎng)安全運(yùn)行和能源轉(zhuǎn)型發(fā)展提供了技術(shù)支撐。
“新型電力系統(tǒng)與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)在電源結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)形態(tài)方面存在巨大差異。我們將根據(jù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定特性的不斷演化，提升基礎(chǔ)理論方法和技術(shù)的工程實(shí)用性和準(zhǔn)確性，為保障大電網(wǎng)安全穩(wěn)定高效運(yùn)行作出新的貢獻(xiàn)。”孫華東說。
完善標(biāo)準(zhǔn)體系，推動電力技術(shù)發(fā)展
隨著電網(wǎng)不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)“雙高”“雙峰”特征凸顯，電網(wǎng)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)體系研究與制定工作愈加重要。
“電網(wǎng)安全穩(wěn)定計算分析是研判電網(wǎng)安全穩(wěn)定特性和制定風(fēng)險防御措施的重要技術(shù)手段，而計算原則規(guī)范和指標(biāo)要求是相關(guān)工作的指引和遵循。”孫華東介紹，從2018年起，針對大容量特高壓直流和大規(guī)模新能源集中接入帶來的問題，他牽頭開展專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)，還同時開展國家標(biāo)準(zhǔn)研究工作。
在電網(wǎng)運(yùn)行方式仿真計算中，電力電子設(shè)備模型的詳細(xì)程度、仿真軟件的時間尺度等都會影響分析結(jié)果。孫華東和團(tuán)隊成員細(xì)致剖析了新能源發(fā)電、直流輸電等設(shè)備不同模型的動態(tài)響應(yīng)區(qū)別，研究了針對功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定等多個方面的仿真技術(shù)手段和判定原則，在原有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上發(fā)展完善了仿真計算的標(biāo)準(zhǔn)化要求。為提升新能源大規(guī)模外送地區(qū)電壓穩(wěn)定性，經(jīng)過長時間仿真計算積累和理論解析研究，團(tuán)隊首次提出可綜合反映新能源穩(wěn)定運(yùn)行水平及系統(tǒng)強(qiáng)度的新能源多場站短路比的定義和指標(biāo)體系，對于我國新能源電力安全高效利用具有重要意義。2021年10月，由孫華東帶領(lǐng)團(tuán)隊研究制定的GB/T 40581-2021《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定計算規(guī)范》正式發(fā)布。
特高壓技術(shù)已成為我國走向世界的一張亮麗名片。2019年，孫華東牽頭制定了我國首個特高壓交流輸變電領(lǐng)域系統(tǒng)級的IEC標(biāo)準(zhǔn)TS 63042-101:2019《特高壓交流輸電系統(tǒng) 電壓調(diào)節(jié)與絕緣設(shè)計》。在該標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，孫華東帶領(lǐng)團(tuán)隊梳理總結(jié)了國家標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)內(nèi)容，并融合了日本、印度、德國等國家的共性要求，保證標(biāo)準(zhǔn)的適用性。該標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布為世界各國開展特高壓交流輸電系統(tǒng)規(guī)劃運(yùn)行提供了技術(shù)指導(dǎo)。
多年來，孫華東與團(tuán)隊參與制定或修訂16項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)、2項(xiàng)國際標(biāo)準(zhǔn)，推動了我國大電網(wǎng)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)體系的發(fā)展與完善。目前，他正帶領(lǐng)團(tuán)隊開展《電力系統(tǒng)慣量支撐和一次調(diào)頻能力技術(shù)要求》《電力系統(tǒng)短路容量支撐技術(shù)導(dǎo)則》《電力系統(tǒng)調(diào)峰能力評價技術(shù)規(guī)范》等行業(yè)核心標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。“電力技術(shù)的發(fā)展離不開技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，我將與團(tuán)隊一道奮力攻堅，進(jìn)一步提升我國在大電網(wǎng)安全領(lǐng)域的影響力和話語權(quán)。”孫華東說。（ 高雅）
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