模拟真实电网环境 验证城市供电可靠性

中国储能网讯：由国网北京电力牵头研发的“交直流混联物理试验平台”，基于真实电网的各种电气设备搭建试验环境，可进行电源电压、频率、相位快速调节以及不同负荷特性的模拟。平台建成一年多来，在模拟试验充电设施建设对电网安全和供电可靠性的影响、验证供电保障方案的科学性等方面发挥着作用。

4月13日，北京市通州区，在国网北京市电力公司“交直流混联物理试验平台”负荷模拟实验区内，工作人员正在模拟城市配电网环境下的电动汽车充电，进行能量调度系统验证试验。在加快新型基础设施建设进度背景下，国网北京电力落实国家电网有限公司有关工作要求，加快技术创新步伐，助推充电设施建设发展。

打造真实试验平台助力新技术新产品检测与应用

随着“新基建”加速落地，新能源汽车充电设施建设成为热点之一。充电设施建设将对电网安全和供电可靠性产生哪些影响？“交直流混联物理试验平台”能预知答案。

与以往停留在理论研究和软件仿真不同，“交直流混联物理试验平台”基于真实电网的各种电气设备搭建试验环境，构建了容量为10000千瓦的10千伏交直流混联配电网。

平台包括交流电压模拟区、系统网架区、负荷模拟区、被测实验区4部分，含44台10千伏开关柜、40台10千伏环网柜所组成的2座开闭站和8个电缆分界室及监控系统，可以进行电源电压、频率、相位快速调节以及不同负荷特性的模拟。在能量调度系统验证试验中，平台能全景模拟电动汽车充电、储能、能源调配、回馈等各个流程，同时采集各节点的电流、电压、谐波等电参数，为充电桩充电效率、功能的提升等提供重要参考依据。

“在技术更新或新产品投运前，需要经过一系列检测。如果用真实电网试验，难免会给用户或电网带来影响，还要考虑各种风险因素。”国网北京电力所属北京华商三优新能源科技有限公司总工程师杜岩平介绍，“交直流混联物理试验平台”提供了一种全新的试验方法，可构建不少于7种交直流混合配电网拓扑，模拟各种真实电网结构，验证新产品或新技术在真实电网中的应用情况，体现出超强的适应性与匹配性。

模拟真实用电负荷特性科学验证供电保障方案

在“交直流混联物理试验平台”智能自组网识别技术实验区内，林立着交直流负荷开关阵列、电流传感器模块和处理器。北京华商三优新能源科技有限公司潞电电气总工程师王兴越和同事们正研究冬奥场馆供电方案的可行性。他们通过平台对重要用电负荷提供全工况、全模拟、全演练的技术验证，通过运行数据采集、分析，掌握负荷启动和电压跌落敏感特性，为负荷的供电方案制定提供数据支撑。他们还通过平台利用5G通信技术实现本地数据监测功能,充分论证供电方案的科学性和可靠性。

2019年1月，由国网北京电力牵头承担的“交直流混合配电网关键技术”863计划课题顺利通过科技部验收，作为任务支撑的首个10千伏交直流混联物理试验平台随之落成。“平台具备开展交直流混合配电网试验的能力。这是强化基础前瞻性技术研究、支撑电网生产、经营创新发展的有益尝试。”验收专家组评价。

平台建成一年多来，国网北京电力将这项尝试落到了实处。目前，平台可实现智能配电网设备，风电、光伏、储能、充电等新能源设备与电网接入、互动技术的研究和测试，并在庆祝新中国成立70周年活动、北京2022年冬奥会测试赛筹备等供电保障任务中发挥了重要作用。庆祝新中国成立70周年活动衔接紧凑，对关键设备、重要负荷的供电保障要求高。如何保障现场700余个用电点位的供电可靠性，是供电保障工作的重点。应用“交直流混联物理试验平台”，国网北京电力围绕重点场所和关键环节，把现场可能发生的各种情况提前纳入验证范围，并根据验证结果，将细节想深想透、将方案做细做实。

“活动中的烟花、大屏幕、舞台威亚等各种用电负荷都在平台做过验证。如果其中一路电源发生故障，在不停电的情况下，用电负荷能够迅速、无感知地切入第二路电源，以保障供电可靠性。这也是在保电现场我们能得心应手、有底气的原因。”王兴越说。

此外，“交直流混联物理试验平台”还可全面模拟分布式可再生能源的出电特性以及居民老旧小区配电设施等负荷特性，有效提升城市配电系统的电能质量和可靠性。

突破仿真试验瓶颈让研究成果转化更加精准

“过去，有关电力领域的研究大多是用虚拟仿真平台做试验，这是一种理想状态，不够真实，更不能根据实际情况灵活调整试验条件。”4月15日，正在参与公交车充电站项目四期储能设备测试的工作人员说。平台落地后，试验中采用的储能逆变柜、储能电池柜等设备都是实打实的“真家伙”。平台能够测试储能设备充放电的稳定性及后台控制策略，使研究成果的转化更加精准，有效解决充电站在高峰时段多桩同时充电时功率高于场站预定功率的问题，并通过后台控制自动实现充放电，以达到削峰填谷的目的。

2015年4月，“交直流混合配电网关键技术”863计划课题获得科技部立项批复，“交直流混联物理试验平台”研发工作正式启动。此项目理念先进、施工调试要求高，国内外技术基础几乎为零。

项目研发团队需完成场地改造、设备搭建、系统联调和指标测试等多项任务。“我们所研发的项目是具有开创性的，无经验可循。”最早加入研发团队的成员姜秀丽说。

如何模拟出一个真实的城市配电网，怎么满足用户对供电性能和电能质量的需求，怎样应对越来越长的供电线路对配电网安全可靠性带来的挑战……都是他们要解决的问题。在平台建设之初，研发团队花了大量时间在“架桥铺路”上。研究方向把握不准，团队成员就翻阅大量国内外资料，再碰头讨论具体细节；设计方案拿不准，就邀请内外部技术专家进行指导。经过四年多的科研攻关，“交直流混联物理试验平台”各项考核指标均以高水平通过国家科技部的验收，并在充电设施建设、重大活动保电方案验证等方面发挥重要作用。

在完善该平台的基础上，围绕交直流混合配电网试验技术、分布式电源并网技术、新产品质量评估等方向，国网北京电力将与各高校、科研机构等加强技术合作、开展深入研究，为提升城市配电系统电能质量和供电可靠性提供支撑。 （摄影：田宗仙）