從實驗室到城鄉(xiāng)電網(wǎng)：創(chuàng)新點亮萬家燈火

發(fā)布時間：

2025-05-24

從實驗室到城鄉(xiāng)電網(wǎng)：創(chuàng)新點亮萬家燈火

信息來源：國家電網(wǎng)有限公司官網(wǎng)

5月15日，在國家電網(wǎng)有限公司分布式電源和微電網(wǎng)控制實驗室，一排排機柜不眠不休地閃爍著燈光，百納秒級的超高精度實時仿真計算正在快速運行著。這是中國電力科學研究院有限公司配電專業(yè)技術團隊研發(fā)的世界首套有源配電網(wǎng)信息物理融合CPS仿真平臺。

我國城鄉(xiāng)配電網(wǎng)跨越5個電壓等級（220千伏、110千伏、35千伏、10千伏、0.4千伏），接入大量分布式電源，有源信息交互特征顯著，是超大規(guī)模的復雜動態(tài)系統(tǒng)。有源配電網(wǎng)CPS仿真平臺能夠開展超大規(guī)模有源配電網(wǎng)電力物理連續(xù)過程和信息通信離散事件融合仿真，可為我國配電網(wǎng)安全運行和規(guī)劃建設提供理論技術支撐。

服務國家重大需求 破解電網(wǎng)關鍵技術難題

上世紀90年代，我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)基礎薄弱。彼時，中國電科院配電專業(yè)技術團隊帶頭人盛萬興剛剛完成博士后研究工作，正面臨人生抉擇：博士后是象牙塔尖的象征，而服務城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造被視作“苦差事”。面對旁人“繼續(xù)做理論研究”的建議，他毅然決定進入中國電科院工作，投身一線電網(wǎng)技術攻關。“科技既要‘頂天’探索前沿，更要‘立地’服務民生。”盛萬興坦言。

1998年，國家啟動城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造工程，盛萬興帶領技術團隊，踏遍20余省數(shù)百個縣，深入調(diào)研了各地供用電情況和需求，首次提出了基于“電網(wǎng)-負荷”協(xié)調(diào)的分區(qū)優(yōu)化規(guī)劃方法，進而形成了差異化的配電網(wǎng)典型供電模式。這一思路為我國配電網(wǎng)規(guī)劃建設提供了重要的理論指導。

盛萬興和團隊成員開展有載調(diào)容配電變壓器研究。

經(jīng)過十余年持續(xù)攻關，差異化的配電網(wǎng)典型供電模式在北京、河南等25?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）推廣應用，累計建成了十多萬個新農(nóng)村電氣化村，覆蓋農(nóng)村用戶超千萬戶。2007年，安徽肥西采用差異化的配電網(wǎng)典型供電模式，有效解決了長期困擾當?shù)氐碾妷汉细衤实?、供電能力不足等問題，支持了當?shù)剞r(nóng)業(yè)和加工業(yè)的發(fā)展，幫助當?shù)厝司鍪丈锨г?，真正實現(xiàn)電力升級帶動產(chǎn)業(yè)振興，被當?shù)鼐用穹Q贊“用上了舒心電，過上了亮堂日子”。

跨越學科邊界 加快形成能源電力新質生產(chǎn)力

“電力系統(tǒng)的復雜性，需要跨學科思維來破局。”盛萬興深諳此道。早在90年代末，盛萬興團隊超前將信息物理融合理論（CPS）引入電力領域，開創(chuàng)國內(nèi)電力CPS理論研究先河。

電力系統(tǒng)中“信息-物理”交互過程復雜、交互路徑跨層異構，“信息-物理”深度耦合。源荷高度隨機及強時空不匹配驅動下，電網(wǎng)結構形態(tài)、控制形態(tài)不斷發(fā)展演化，亟須研究融合一次、二次系統(tǒng)的電力“信息-物理”耦合建模與仿真方法，研發(fā)電力CPS仿真平臺。

盛萬興帶領團隊成員開展配電安全研究工作。

在國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等項目的持續(xù)支持下，團隊攻克多尺度動態(tài)建模、精準快速仿真等技術瓶頸，研發(fā)出世界首套有源配電網(wǎng)CPS仿真平臺。該平臺具有信息攻擊仿真、通信故障/延遲/擁塞仿真、故障連鎖仿真、CPS風險仿真、CPS優(yōu)化控制仿真、CPS市場互動仿真等功能，信息處理能力超越國際主流電力仿真軟件，有效促進我國仿真基礎學科發(fā)展，實現(xiàn)我國配電網(wǎng)仿真技術從“跟跑”到“領跑”的跨越。

理論指導實踐 推動能源信息融合成果落地

我國農(nóng)村電網(wǎng)季節(jié)性負荷特征顯著，長假、春灌等時段，農(nóng)村用電負荷劇增，變壓器可能出現(xiàn)過載甚至燒毀情況。用電負荷高峰時“小馬拉大車”、低谷時“殺雞用牛刀”是當時配電變壓器時常經(jīng)歷的兩種極端狀態(tài)。為了更好解決農(nóng)村變壓器供電問題，盛萬興帶領團隊開始變壓器有載調(diào)容關鍵技術的攻關，歷時十年堅持，自主創(chuàng)新研制了世界首臺10千伏有載調(diào)容配電變壓器及其系列產(chǎn)品，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟和社會效益。該項技術成果獲得2020年度國家科技進步獎二等獎。

盛萬興參加全球能源轉型高層論壇并作主題報告。

據(jù)統(tǒng)計，2007年以來，全國20余?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）電網(wǎng)安裝的10千伏有載調(diào)容配電變壓器已達數(shù)萬臺，配電變壓器過載燒毀事故大幅減少。“盛萬興團隊的10千伏有載調(diào)容配電變壓器解決了配電網(wǎng)負荷峰谷差異大、配電臺區(qū)的安全運行難題。”當時某供電公司的配網(wǎng)運維人員贊嘆道。

更大的考驗接踵而至。2016年，全國光伏扶貧工程如火如荼，規(guī)?；姆植际焦夥l(fā)電并網(wǎng)需求急劇增長，電網(wǎng)的承載能力和就地消納能力面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。工程需求倒逼科技突破。盛萬興帶領攻關團隊，在光伏板與崇山峻嶺間尋找答案。經(jīng)過4年1500多個日夜的不懈努力，團隊突破了分布式集群規(guī)劃、靈活并網(wǎng)裝備、調(diào)度控制系統(tǒng)等關鍵技術，建成了彼時世界上規(guī)模最大、滲透率最高的安徽金寨分布式可再生能源發(fā)電并網(wǎng)示范工程，助力安徽金寨縣“光伏扶貧”“精準脫貧”目標的實現(xiàn)，將“科技服務民生、示范造福社會”的理念落到實地。

從城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造到構建新型電力系統(tǒng)，盛萬興的科研生涯始終與國家需求同頻共振。2024年，他再次牽頭承擔國家自然科學基金重大項目，致力于研究新型電力系統(tǒng)的系列新理論、新方法。時代命題不斷更迭，但在他看來，“不變的是科技報國的初心”。夜幕降臨，城鄉(xiāng)萬家燈火次第亮起，其中躍動的，正是讓科技真正造福人民最生動的注腳。