自主创新成就科技腾飞路

—记“特大电网一体化调度控制系统关键技术及规模化应用”项目团队

2014年1月，在国家科技奖励大会上，“特大电网一体化调度控制系统关键技术及规模化应用”项目被授予2013年度国家科技进步二等奖。该项目已经成功应用于国家电网32个省级以上调度中心和57个地级调度中心，覆盖了国家电网公司全部等级保护四级系统，实现了特大电网多级调度控制业务一体化协同运作，促进了大规模可再生能源有效消纳。一体化调度控制系统关键技术已经成为特大电网调度须臾不可或缺的技术手段。

砥砺奋进

攻克四大难题

国际特大电网运行组织(VLPGO)将装机容量超过6000万千瓦的电网称为特大电网。目前，中国电网已成为世界上运行电压等级最高、用电量最大、可再生能源装机最多、交直流混联的特大电网。截至2013年年底，全国装机容量达到12.47亿千瓦，中国电网与美国、欧洲电网一起，成为全球最大的三大电网。

特大电网覆盖区域广，由多个调度机构共同完成运行控制，系统运行呈现紧密化特征，全网调度控制协同运行。而“一体化调度控制系统关键技术”项目组之所以能够赢得殊荣，是因为该成果直接解决了特大电网调度控制运行过程中的四大难题。

一是复杂大电网的安全稳定运行。业内人士深知，电网本身的安全稳定和实时平衡很难维持，稍有不慎，就会出现系统故障或造成重大停电事故。世界上出现的多次大停电事故，都与其调度系统缺乏全网故障信息共享、在线跟踪分析，以及调度协调控制等技术手段有关。在我国，主要电网分布为五大区域(华北、华东、华中、东北、西北)电网及南方电网。如此庞大的电网联在一起，如果缺乏统一的优化调度和协调控制，局面将不可收拾。

二是大范围经济调度与节能低碳调度。随着新能源的发展，我国风电装机容量和发电量已居于世界第一位。到2014年3月底，风电装机达到7463万千瓦，占我国总装机的6%。在北方某些省区，风电比重已经近30%。要想适应我国特大电网大容量远距离输电、可再生能源大规模并网和节能减排等要求，新的特大电网必须要突破大范围经济调度和节能低碳调度的重大技术难题。

三是电网调度控制的安全防护。雷电、山火、台风、大雾等自然灾害，以及恐怖袭击、网络攻击等人为破坏对电网运行皆有损害。尤为值得一提的是，如今，网络空间已经成为信息战场，“斯诺登”事件再一次表明，没有硝烟的网络战争一直在进行。震网、火焰病毒等定向攻击国家重要基础设施内部网络，基于边界防护的安全体系受到威胁，亟须建立完善纵深安全防护体系，解决电网调度控制系统的安全防护难题。

四是标准开放的一体化平台。原省级以上电网调度中心都配置有十余套各自独立的自动化业务系统，如能量管理系统(EMS)、水调自动化系统、电能量计量系统，以及调度计划系统等，这些系统都有各自的服务器、传输总线、数据库、图形界面等，没有统一开放的技术标准，互不兼容。这样的系统难以支持横向集成和纵向贯通，难以支持多级电网的协调控制和优化调度，难以满足纵深安全防护和等级保护的要求。因此，迫切需要结合最新IT技术，研发出新一代智能电网调度控制系统。

这样的四大难题摆在项目组成员面前，他们没有现成的国外先进经验可以借鉴。对他们来说，既是艰巨挑战，同时也是重大机遇。正是凭借着一腔科研攻关的热血和耐心，他们才砥砺奋进，打好了一场又一场的攻坚战。

科技领衔

突破层层瓶颈

科技是改变世界的重要力量，要想取得技术上的突破，绝非一日之功，坚实持久的积淀才能让科技研发之路走得更远。纵观电网调度控制技术的发展，我国大体经历了3个阶段。第一阶段，引进了“四大网”能量管理系统(EMS)及开发技术;第二阶段，自主开发的开放式调度自动化系统CC-2000和OPEN-3000调度自动化系统迅速占领了国内市场的大部分份额;第三阶段，通过国家电网公司专列系列重大科技项目，统一组织开发新一代的智能电网调度控制系统(D5000)。

2008年初，我国大范围冰灾对电网造成严重破坏，“5˙12”汶川地震更是对电力设施造成毁灭性破坏，但当时的调度自动化系统难以满足多级调度联合处置重大电网事故的要求。

地震发生后，国家电网公司快速反应，立即开展了新一代调度控制系统的研发，并成立了由国家电力调度控制中心牵头、以中国电力科学研究院和国网电力科学研究院为主、各网省电力公司全面参与、相关大专院校和设备制造厂商等联合攻关的项目团队，项目也得到了国家“核高基”和“863”专项的大力支持。

联合攻关项目组成立后，各成员日夜兼程地开展工作，用近两个月的时间确定了攻关目标：开发一套新一代调度控制系统，以满足特大电网多级调度一体化运作和建立备用调度体系的业务需求。这一全新的控制系统就叫D5000，其中D指调度(Dispatching)，5000意为2000加3000，希望能够产生大于5000的效果。D5000的原型系统是将CC-2000的优势模块(传输总线、前置采集等)与OPEN-3000的优势模块(实时数据库、实时监控等)各自抽出来，再结合最新IT技术，重新构建一套全新的基本原型系统。为解决四川备调的急需，联合开发组用原型系统搭建了四川电网备用调度系统，在现场投入试运行。

其后，这一技术方案被进一步发展和改进，各项技术指标和应用功能均取得数量级的突破和创新。2009年7月，华中测试小系统顺利通过了工厂验收测试，基础平台和基本应用1.0版正式诞生;同年9月上旬，华北测试小系统通过了验收测试;2010年1月，国调与华中、华北和华东网调测试小系统成功实现了互联互通，国调系统成功进入调度大厅，实现了 “三华”系统的远程浏览。

一个月后，联合开发组进驻武汉，D5000基础平台和基本应用的1.0版也在华中试点工程现场实施。六个月后，支撑平台的各个模块都经受了现场实际工程环境的考验和验证，功能、性能都进行了完善提升。经由各网省调专家组成的现场验收组的两轮测试验收，华中D5000系统投入试运行，D5000的2.0版本也开始形成。

在统一的D5000平台上，10家单位分别进行了各自应用功能的试点，华中电网继续试点基础平台和基本应用，华北电网试点实时监控与预警功能，华东电网试点调度计划与安全校核功能，四川电网试点备用调度和水电自动化，江苏电网试点实时监控和调度管理……国调试点整体功能性能并负责总体协调。

这是D5000应用功能的全面上线，经过一年的艰苦奋战，10个试点工程全部上线运行，一个平台和四大应用全面完成，形成了2.3版本，具备全面推广应用的条件。

全面应用

彰显社会效益

“这是世界级的成果，是中国和世界智能电网领域的巨大进步!”国际电工技术委员会(IEC)主席克劳斯˙乌赫勒如此评价D5000系统。国际特大电网运行组织(VLPGO)秘书长阿兰˙史蒂文率全球15个最大电网的理事会成员参观后评价道：“中国国家电网率先实现了VLPGO白皮书提出的新功能，领先欧美电网3~5年。”

根据国家电网公司华中分部的D5000系统应用证明书显示，该系统为调控人员提供了全方位的电网运行全景感知、实时监控、在线分析等技术手段，能支撑电网故障的“事前预控、事中告警、事后分析”，确保电网安全“可控、能控、在控”。另一组数据或许更能为此作证—仅2012年，D5000系统就成功报警了500余次电网故障，成功抵御处置了22次严重电网故障冲击，保障了1.2万余项主网设备计划停电工作的顺利实施，实现了220千伏以上348座变电站和1134条线路的安全投运。

此外，D5000系统所实现的新能源监测、发电预测、发电计划、安全校核、日内调度和在线安全分析等功能，对促进清洁能源利用和新能源并网消纳也发挥了重要作用。据统计，从2010年到2012年，国家电网消纳风电电量分别为472亿、706亿和939亿千瓦时，年均增长率超过30%;2012年并网水电发电量5186万千瓦时，同比增长27.9%，水能利用率提高7.1%;完成跨区跨省交易电量6054.9亿千瓦时，同比增长14%。

自2009年投入运行以来，D5000在国家电网省级以上调度控制中心得以全面推广和应用。截至2013年年底，D5000系统已成功应用于国家电网32个省级以上调度和57个地级调度，覆盖了全部等级保护四级系统，大大提升了国家电网调度技术装备水平，提高了驾驭大电网能力，为保证电网安全稳定运行和可靠供电发挥了重要作用，实现了巨大的社会效益。在十八大、国庆60周年、上海世博会、“两会”、“神九”发射等国家重大保电任务中，D5000也交上了优秀的答卷。

在中国电机工程学会组织召开的科技成果鉴定会上，由清华大学卢强院士和武汉大学程时杰院士任主任的鉴定委员会对D5000系统的鉴定意见为，“一体化支撑平台的主要成果为国际首创”;“在基于统一平台和四大类应用的一体化系统体系架构、大电网综合智能分析与告警、面向特高压同步大电网的网络分析和在线稳定分析、多级多时间尺度调度计划的一体化决策与安全校核等方面达到国际领先水平。”

当D5000逐渐成为焦点，该项目所取得的成绩也受到了关注。早在2003年，美国和欧洲已经开始展开新一代电网调度控制技术的研发，但至今尚未形成成熟的技术产品。与之相比，D5000系统已经在国家电网全部省级以上调度和部分地市调度上线运行，项目形成了IEC国际标准2项、国家标准1项、电力行业标准7项、企业标准24项，主要包括《电网通用模型描述规范》《电力系统图形描述规范》《电网设备通用数据模型命名规范》等。相关成果获得国际专利3项、国家发明专利授权14项、软件著作权4项、发表论文135篇。除2013年度国家科技进步奖二等奖外，该项目还被授予国家战略性创新产品。其中的关键技术分别获得2011和2012年度中国电力科学技术奖一等奖以及第十四届中国专利奖优秀发明奖。

电力是国民经济的命脉，服务千家万户。电力系统是迄今为止最复杂的人造系统之一。电以光速传输，不易储存，发电、输电、用电瞬时完成，且须保持实时平衡，现代电力系统的生产运行高度依赖电网调度控制技术，它已成为电网运行控制的重要工具。作为国家的重要基础设施，电网安全直接关系国家安全。在电网科技的研发之路上，正是这些项目组成员全身心投入到科学研究过程中共同奋进，秉持追求卓越、执着探寻的科研精神，凝聚了强大的攻关合力和源源不断的创新动力(310328,基金吧)，才让中国的电网科学技术不断向上攀升，以绝对实力和信心突破世界级的重大技术难题，不仅保障了国家电网的安全稳定运行和大规模可再生能源的有效消纳，也赢得国内业界同仁的尊重，更以国际领先水准闪耀全球。