歷經(jīng)14年攻關(guān)，累積100萬(wàn)行代碼，仿真1000萬(wàn)個(gè)故障，排除20項(xiàng)電網(wǎng)重大運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提升仿真效率360倍以上，支撐供電負(fù)荷超2億千瓦的大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行……日前，在南方電網(wǎng)公司四屆二次職代會(huì)暨2024年工作會(huì)議上，一支充滿活力的“80后”科研團(tuán)隊(duì)走上了領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)。
為了解決困擾南方電網(wǎng)20年的大電網(wǎng)準(zhǔn)確仿真難題，團(tuán)隊(duì)從零基礎(chǔ)起步，不斷追蹤最新電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，掌握電網(wǎng)仿真分析核心技術(shù)，形成具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型電力系統(tǒng)數(shù)字仿真平臺(tái)DSP，填補(bǔ)了自主化電力工業(yè)軟件的空白，使南方電網(wǎng)躋身少數(shù)具有自主仿真軟件的一流電網(wǎng)公司行列。為此，他們也被南方電網(wǎng)公司黨組記為“集體一等功”。
自主化——實(shí)現(xiàn)“仿真自由”
什么是數(shù)字仿真平臺(tái)？
“電網(wǎng)就好比城市道路，每條路的通車量是有限的。隨著大規(guī)模新能源接入電網(wǎng)，路上的車越來(lái)越多，我們就需要更加聰明的‘大腦’去指揮交通，預(yù)防、處理事故，實(shí)時(shí)調(diào)整每條道路的車流量。”DSP研發(fā)與應(yīng)用團(tuán)隊(duì)成員趙利剛解釋道，“但電網(wǎng)安全關(guān)系到千家萬(wàn)戶，我們不可能在實(shí)際電網(wǎng)上做實(shí)驗(yàn)，只能通過(guò)數(shù)字仿真的手段來(lái)模擬，這就是DSP軟件所做的工作之一。”
在南方電網(wǎng)公司成立之初，規(guī)劃調(diào)度部門主要依賴外部數(shù)字仿真軟件。然而，南方電網(wǎng)運(yùn)行著世界上最復(fù)雜的交直流混聯(lián)大電網(wǎng)，在電網(wǎng)規(guī)劃及運(yùn)行中不斷面臨前所未有的理論和工程難題，外部軟件很難及時(shí)響應(yīng)技術(shù)發(fā)展并準(zhǔn)確模擬實(shí)際電網(wǎng)的運(yùn)行特性，嚴(yán)重制約了電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行水平和科技創(chuàng)新速度。
為擺脫仿真技術(shù)受制于人的困境，南方電網(wǎng)在2010年組建科研院和總調(diào)的聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，開啟了電力工業(yè)軟件的攻關(guān)征途。歷時(shí)14年，團(tuán)隊(duì)攻克了交直流大電網(wǎng)潮流收斂、直流輸電系統(tǒng)精確建模等難題，成功開發(fā)出具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型電力系統(tǒng)數(shù)字仿真平臺(tái)DSP。
如今，DSP軟件已經(jīng)廣泛應(yīng)用在電網(wǎng)規(guī)劃運(yùn)行的方方面面，成為南方電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的“定心丸”。在電網(wǎng)重大運(yùn)行方式安排中，累計(jì)仿真故障超過(guò)1000萬(wàn)個(gè)，揭示電網(wǎng)重大運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)超20項(xiàng)；在電網(wǎng)穩(wěn)定控制中，支撐28套安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)構(gòu)建，涉及500kV站點(diǎn)超100個(gè)，從未發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)，長(zhǎng)期保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；在目標(biāo)網(wǎng)架重大工程中，開展大量短路電流、暫態(tài)穩(wěn)定等電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)分析，支撐“合理分區(qū)、柔性互聯(lián)”的目標(biāo)網(wǎng)架規(guī)劃與建設(shè)方案。
不僅如此，DSP軟件更是支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)的“仿真利器”，有力支撐電網(wǎng)規(guī)劃運(yùn)行的創(chuàng)新性和前瞻性研究需求，為南方電網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新厚植堅(jiān)實(shí)底座。在創(chuàng)新性直流工程中，先后解決了昆柳龍直流、祿高肇直流、藏東南直流等重大創(chuàng)新性直流工程的模型構(gòu)建、控制優(yōu)化、系統(tǒng)研究等關(guān)鍵問(wèn)題，取得一系列國(guó)際領(lǐng)先的創(chuàng)新成果；在異步電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制中，支撐了世界首創(chuàng)的柔性直流同頻控制功能研發(fā)和驗(yàn)證，保障異步互聯(lián)電網(wǎng)頻率穩(wěn)定。
同時(shí)，DSP軟件也開始走出國(guó)門，逐步成為彰顯南方電網(wǎng)國(guó)際品牌的技術(shù)名片。先后支撐菲律賓MVIP直流、智利KILO直流工程、中老聯(lián)網(wǎng)等海外電力工程的仿真分析，海外用戶數(shù)量與日俱增。DSP軟件作為一張技術(shù)名片，生動(dòng)具體地向國(guó)際同行展現(xiàn)南方電網(wǎng)先進(jìn)技術(shù)，為公司開拓國(guó)際業(yè)務(wù)創(chuàng)造良好條件。
提效率——創(chuàng)造“南網(wǎng)速度”
“沒有別的評(píng)價(jià)，只有一個(gè)詞——真快。”面對(duì)云上運(yùn)行的仿真軟件，DSP研發(fā)與應(yīng)用團(tuán)隊(duì)成員姚海成評(píng)價(jià)道。
DSP軟件已經(jīng)成為南方電網(wǎng)規(guī)劃運(yùn)行人員的必備工具。然而，由于南方電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)模龐大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在處理成百上千個(gè)計(jì)算任務(wù)時(shí)，筆記本電腦往往不堪重負(fù)，出現(xiàn)卡頓、死機(jī)現(xiàn)象，因此，它被調(diào)度人員稱為“吃算力的巨獸”。
南方電網(wǎng)覆蓋五省區(qū)，以機(jī)電暫態(tài)仿真任務(wù)為例，對(duì)一個(gè)運(yùn)行場(chǎng)景開展單一類型故障的仿真分析，全網(wǎng)層面就有300-400個(gè)子任務(wù)，傳統(tǒng)的單機(jī)運(yùn)行環(huán)境下，各項(xiàng)子任務(wù)依次計(jì)算，需要等待2-3小時(shí)才能“跑”出結(jié)果，難以滿足新型電力系統(tǒng)規(guī)劃運(yùn)行面臨的海量仿真需求。
為此，新型電力系統(tǒng)數(shù)字仿真平臺(tái)DSP研發(fā)與應(yīng)用團(tuán)隊(duì)開發(fā)了計(jì)算分析云平臺(tái)，將DSP軟件部署到南方電網(wǎng)調(diào)度云平臺(tái)后，分布式并行計(jì)算技術(shù)把以往2-3小時(shí)的計(jì)算時(shí)間縮短至30-40秒，提速360倍，有效解決了在傳統(tǒng)硬件上電力仿真軟件“跑不動(dòng)”的問(wèn)題，為電網(wǎng)安全運(yùn)行鑄造智慧引擎。
“DSP軟件極大地提高了調(diào)度部門的工作效率，DSP‘上云’后，不僅節(jié)省了很多時(shí)間，也讓我們能夠?qū)︻A(yù)期的各種運(yùn)行場(chǎng)景進(jìn)行充分的遍歷掃描，避免錯(cuò)誤疏漏，為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了重要保障。”DSP研發(fā)與應(yīng)用團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、南方電網(wǎng)公司特級(jí)技術(shù)專家蘇寅生說(shuō)，“我們現(xiàn)在有更多時(shí)間對(duì)異常故障進(jìn)行更精細(xì)的判別分析，制定好保障電網(wǎng)安全的控制措施。”
目前，云上仿真計(jì)算已大規(guī)模運(yùn)用于南方電網(wǎng)年度運(yùn)行方式計(jì)算。傳統(tǒng)由一個(gè)團(tuán)隊(duì)一周完成的仿真任務(wù)，現(xiàn)在一個(gè)員工一天內(nèi)就能完成，創(chuàng)造了貨真價(jià)實(shí)的“南網(wǎng)速度”。
熬得住——甘做“幕后工作者”
“一個(gè)工具從最初開發(fā)到應(yīng)用于生產(chǎn)運(yùn)行需要很長(zhǎng)的時(shí)間。很多人都覺得科研工作神秘而有趣，但實(shí)際上忍耐寂寞才是我們工作的真實(shí)寫照。”DSP研發(fā)與應(yīng)用團(tuán)隊(duì)成員王長(zhǎng)香說(shuō)。
就像汽車制造出廠之前必須要反復(fù)進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)，團(tuán)隊(duì)每開發(fā)一套模型、設(shè)計(jì)一套算法，都要投入大量時(shí)間開展軟件測(cè)試與準(zhǔn)確性校驗(yàn)工作。測(cè)試工作枯燥乏味，需要反復(fù)調(diào)整設(shè)備參數(shù)、運(yùn)行工況，搭建上百個(gè)測(cè)試算例，確保每一個(gè)算例中，計(jì)算結(jié)果與預(yù)期一致，若不一致，就須檢查并調(diào)整模型與算法，從頭來(lái)過(guò)。
“無(wú)數(shù)次調(diào)整模型與算法，測(cè)試結(jié)果總是不甚理想，有時(shí)可能會(huì)為了解決一個(gè)微小的問(wèn)題花上幾個(gè)月的時(shí)間——這種情況對(duì)于我們團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)直就是‘家常便飯’，有時(shí)候真的忍不住會(huì)自我懷疑，甚至想要放棄。”DSP研發(fā)與應(yīng)用團(tuán)隊(duì)成員涂思嘉回憶道。
當(dāng)DSP的功能模塊成功通過(guò)“產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)”并順利應(yīng)用于指導(dǎo)南方電網(wǎng)規(guī)劃運(yùn)行、直流工程建設(shè)的那一刻，整個(gè)團(tuán)隊(duì)瞬間沸騰。“用14年做好一件事，值了！”DSP研發(fā)與應(yīng)用團(tuán)隊(duì)成員周挺輝笑著說(shuō)。
然而，14年并不是終點(diǎn)。隨著電網(wǎng)技術(shù)不斷更新迭代，DSP研發(fā)與應(yīng)用團(tuán)隊(duì)也需要持續(xù)開發(fā)相應(yīng)的新模型以適應(yīng)新場(chǎng)景、新需求。未來(lái)，團(tuán)隊(duì)將聚焦推動(dòng)以“兩化協(xié)同”促“兩型建設(shè)”，依托“數(shù)據(jù)+算力+算法”，統(tǒng)籌解決海量主體泛在、多維時(shí)空平衡、實(shí)時(shí)雙向互動(dòng)、多能協(xié)同互補(bǔ)等難題，持續(xù)打造支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)的“仿真利器”。
