仿出中国大电网——国产化大型电力系统电磁暂态仿真技术及平台攻关纪实

　　【创新故事】

　　◎本报记者 陈 瑜  都 芃　　

　　人勤春来早。眼下，神州大地按下了生产劳作的“快进键”。田地间，春耕春灌一派繁忙；工厂里，机器轰鸣灯火通明。

　　此时此刻，位于北京市海淀区的国家电网有限公司仿真中心（以下简称“仿真中心”）四楼内，电磁暂态仿真计算正在全速运行。一排排机柜有节奏地闪烁着灯光，犹如“呼吸”一般守护着电网。

　　这就是最近入选“2023年度央企十大国之重器”的国产化大型电力系统电磁暂态仿真技术及平台。依靠它，全球电压等级最高、规模最大、结构最复杂、清洁能源发展最快的中国电网，多年来一直保持着最长的安全运行纪录。

　　告别“仿不了”

　　电网设计是否有缺陷？系统到底稳不稳定？提前开展电网仿真分析，是作出判断的最有效手段。

　　“2010年，随着特高压直流输电工程加速建设，我们原有的仿真方法不太灵了！”仿真中心副主任李亚楼告诉科技日报记者，究其原因，主要是新入网的设备富含各种电力电子器件，以前的机电暂态仿真方法无法准确模拟这些设备的快速响应和复杂控制特性。

　　用什么技术替代？已成功用于局部电网的电磁暂态仿真技术行不行？一个个疑问萦绕在仿真中心数模混合仿真研究室主任朱艺颖的脑海里。

　　当时，仿真领域专家普遍认为，电磁暂态仿真步长小、计算效率低、建模复杂，根本无法仿真大规模实际电网。

　　朱艺颖偏“不信邪”。她带领一群30岁出头的科研人员，下定决心要攻下这个“山头”。

　　随着时间的推移，研发团队先后攻克了大电网仿真数值计算方法、并行解耦算法、分散同步数模混合仿真技术等难关，研发出指定潮流自动构建和数据通信传输等技术，尤其是突破了至关重要的50微秒步长实时仿真技术。

　　“50微秒的实时仿真步长意味着，系统要在1秒钟内对华东电网6000个节点进行20000次计算。”朱艺颖解释。

　　“每一个CPU内核既要完成自己的任务，又要与其他CPU内核交互数据，还要完成与外接物理装置上万路信号的交互，且计算速度必须跟实际物理过程同步。”在朱艺颖看来，这好比让数字电网练就“凌波微步”。