歷經14年攻關，累積100萬行代碼，仿真1000萬個故障，排除20項電網重大運行風險，提升仿真效率360倍以上，支撐供電負荷超2億千瓦的大電網安全穩定運行……日前，在南方電網公司四屆二次職代會暨2024年工作會議上，一支充滿活力的“80后”科研團隊走上了領獎臺。
為了解決困擾南方電網20年的大電網準確仿真難題，團隊從零基礎起步，不斷追蹤最新電網技術發展，掌握電網仿真分析核心技術，形成具有完全自主知識產權的新型電力系統數字仿真平臺DSP，填補了自主化電力工業軟件的空白，使南方電網躋身少數具有自主仿真軟件的一流電網公司行列。為此，他們也被南方電網公司黨組記為“集體一等功”。
自主化——實現“仿真自由”
什么是數字仿真平臺？
“電網就好比城市道路，每條路的通車量是有限的。隨著大規模新能源接入電網，路上的車越來越多，我們就需要更加聰明的‘大腦’去指揮交通，預防、處理事故，實時調整每條道路的車流量。”DSP研發與應用團隊成員趙利剛解釋道，“但電網安全關系到千家萬戶，我們不可能在實際電網上做實驗，只能通過數字仿真的手段來模擬，這就是DSP軟件所做的工作之一。”
在南方電網公司成立之初，規劃調度部門主要依賴外部數字仿真軟件。然而，南方電網運行著世界上最復雜的交直流混聯大電網，在電網規劃及運行中不斷面臨前所未有的理論和工程難題，外部軟件很難及時響應技術發展并準確模擬實際電網的運行特性，嚴重制約了電網穩定運行水平和科技創新速度。
為擺脫仿真技術受制于人的困境，南方電網在2010年組建科研院和總調的聯合攻關團隊，開啟了電力工業軟件的攻關征途。歷時14年，團隊攻克了交直流大電網潮流收斂、直流輸電系統精確建模等難題，成功開發出具有完全自主知識產權的新型電力系統數字仿真平臺DSP。
如今，DSP軟件已經廣泛應用在電網規劃運行的方方面面，成為南方電網安全穩定運行的“定心丸”。在電網重大運行方式安排中，累計仿真故障超過1000萬個，揭示電網重大運行風險超20項；在電網穩定控制中，支撐28套安全穩定控制系統構建，涉及500kV站點超100個，從未發生誤動或拒動，長期保障系統穩定運行；在目標網架重大工程中，開展大量短路電流、暫態穩定等電網風險分析，支撐“合理分區、柔性互聯”的目標網架規劃與建設方案。
不僅如此，DSP軟件更是支撐新型電力系統建設的“仿真利器”，有力支撐電網規劃運行的創新性和前瞻性研究需求，為南方電網技術創新厚植堅實底座。在創新性直流工程中，先后解決了昆柳龍直流、祿高肇直流、藏東南直流等重大創新性直流工程的模型構建、控制優化、系統研究等關鍵問題，取得一系列國際領先的創新成果；在異步電網協調控制中，支撐了世界首創的柔性直流同頻控制功能研發和驗證，保障異步互聯電網頻率穩定。
同時，DSP軟件也開始走出國門，逐步成為彰顯南方電網國際品牌的技術名片。先后支撐菲律賓MVIP直流、智利KILO直流工程、中老聯網等海外電力工程的仿真分析，海外用戶數量與日俱增。DSP軟件作為一張技術名片，生動具體地向國際同行展現南方電網先進技術，為公司開拓國際業務創造良好條件。
提效率——創造“南網速度”
“沒有別的評價，只有一個詞——真快。”面對云上運行的仿真軟件，DSP研發與應用團隊成員姚海成評價道。
DSP軟件已經成為南方電網規劃運行人員的必備工具。然而，由于南方電網網架規模龐大且結構復雜，在處理成百上千個計算任務時，筆記本電腦往往不堪重負，出現卡頓、死機現象，因此，它被調度人員稱為“吃算力的巨獸”。
南方電網覆蓋五省區，以機電暫態仿真任務為例，對一個運行場景開展單一類型故障的仿真分析，全網層面就有300-400個子任務，傳統的單機運行環境下，各項子任務依次計算，需要等待2-3小時才能“跑”出結果，難以滿足新型電力系統規劃運行面臨的海量仿真需求。
為此，新型電力系統數字仿真平臺DSP研發與應用團隊開發了計算分析云平臺，將DSP軟件部署到南方電網調度云平臺后，分布式并行計算技術把以往2-3小時的計算時間縮短至30-40秒，提速360倍，有效解決了在傳統硬件上電力仿真軟件“跑不動”的問題，為電網安全運行鑄造智慧引擎。
“DSP軟件極大地提高了調度部門的工作效率，DSP‘上云’后，不僅節省了很多時間，也讓我們能夠對預期的各種運行場景進行充分的遍歷掃描，避免錯誤疏漏，為電網安全穩定運行提供了重要保障。”DSP研發與應用團隊負責人、南方電網公司特級技術專家蘇寅生說，“我們現在有更多時間對異常故障進行更精細的判別分析，制定好保障電網安全的控制措施。”
目前，云上仿真計算已大規模運用于南方電網年度運行方式計算。傳統由一個團隊一周完成的仿真任務，現在一個員工一天內就能完成，創造了貨真價實的“南網速度”。
熬得住——甘做“幕后工作者”
“一個工具從最初開發到應用于生產運行需要很長的時間。很多人都覺得科研工作神秘而有趣，但實際上忍耐寂寞才是我們工作的真實寫照。”DSP研發與應用團隊成員王長香說。
就像汽車制造出廠之前必須要反復進行產品質量檢測，團隊每開發一套模型、設計一套算法，都要投入大量時間開展軟件測試與準確性校驗工作。測試工作枯燥乏味，需要反復調整設備參數、運行工況，搭建上百個測試算例，確保每一個算例中，計算結果與預期一致，若不一致，就須檢查并調整模型與算法，從頭來過。
“無數次調整模型與算法，測試結果總是不甚理想，有時可能會為了解決一個微小的問題花上幾個月的時間——這種情況對于我們團隊來說簡直就是‘家常便飯’，有時候真的忍不住會自我懷疑，甚至想要放棄。”DSP研發與應用團隊成員涂思嘉回憶道。
當DSP的功能模塊成功通過“產品質量檢測”并順利應用于指導南方電網規劃運行、直流工程建設的那一刻，整個團隊瞬間沸騰。“用14年做好一件事，值了！”DSP研發與應用團隊成員周挺輝笑著說。
然而，14年并不是終點。隨著電網技術不斷更新迭代，DSP研發與應用團隊也需要持續開發相應的新模型以適應新場景、新需求。未來，團隊將聚焦推動以“兩化協同”促“兩型建設”，依托“數據+算力+算法”，統籌解決海量主體泛在、多維時空平衡、實時雙向互動、多能協同互補等難題，持續打造支撐新型電力系統建設的“仿真利器”。
