作者:李晨 来源: 中国科学报 发布时间:2022-4-18
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秦世耀:从被动到主动的成果转化之路

 

秦世耀(前排)与团队成员进行风电并网仿真数据分析。受访者供图

■本报记者 李晨

“我们承担的使命和责任就是解决产业的实际问题,我们做任何科研项目都是从问题出发的。随着风电规模化发展,未来可能会遇到并网难题,我们就提前布局开展研究。”近日,中国电力科学研究院有限公司新能源研究中心副主任秦世耀告诉《中国科学报》,成果转移转化并不是他们在立项阶段优先考虑的目标,而是解决产业重大问题之后的“水到渠成”。

2007年以来,秦世耀带领团队解决了多项制约我国风电发展的关键性难题。他们自主研发了世界首套电网故障/扰动模拟发生装置,研制了风电多尺度数模混合实时仿真系统,打造了网源友好型风电机组,打破了国外技术壁垒,实现了我国风电装备从“跟跑”到“领跑”的跨越式发展。日前,秦世耀获第二十四届中国科协求是杰出青年成果转化奖。

瞄准低压穿越 部署前瞻研究

2006年,我国可再生能源法正式实施,风力发电进入了发展快车道。在中德政府合作项目支持下,秦世耀远赴德国参加培训。培训中,几页PPT引发了他极大的兴趣,2006年欧洲“11·4”大面积停电事故暴露出,风电机组如果不具备低电压穿越功能将会扩大事故的规模。“这种安全隐患如果不防范,一定影响我国风电产业的可持续发展!”秦世耀意识到这将是他回国后要尽快着手研究的问题。

秦世耀解释说,与常规电源不一样,风力发电具有随机性、波动性,抗扰性也比较差,所以风电发展初期,很多人认为它根本不能成为一个主力电源,在电力系统中只能发挥辅助电源的作用。

秦世耀回国后,申请到了国家“863”计划项目,开始研究风电机组低电压穿越问题。其间,风电产业以每年倍增的速度快速发展,在这一过程中也积累了很多问题。

2010年,我国“三北”地区发生了6次大规模风电脱网事故,有超过几百万千瓦的风电同时停机脱网,对电力系统安全造成极大影响。如此大规模的事故在短时间内以高频度发生,引起了国家能源主管部门的高度重视,要求尽快解决风电机组不具备低电压穿越的问题。秦世耀的“863”计划项目研究成果得到了广泛应用,项目研制的电网故障/扰动模拟发生装置、风电运行控制技术研发与仿真研究平台成为解决该问题的国内唯一研发试验平台。

“那时,不论是风电企业还是电力公司,只要出了问题,就来找我们。”秦世耀说,他们的技术就这样被大规模应用到了产业发展中。

以他们的成果为基础,建成了国家风电技术与检测研究中心。中心通过试验仿真持续认知、改进和发展风电并网技术,解决了我国风电发展初期大规模脱网难题。

攻克高压穿越 风电“起死回生”

经过约两年时间的成果实施、技术转让、全面整改,我国风电终于在2012年走出低谷,迎来了第二次快速增长。

然而,新的问题接踵而来。秦世耀及其团队的成果也不断“迭代升级”。

从2014年开始,我国“三北”地区逐渐开始出现弃风限电现象,并且越来越严重,尤其是在甘肃、新疆等地区,风电设施建完以后都在“晒太阳”。秦世耀解释说,这是因为当地无法消纳如此多电能,电网也不具备及时将电能输送到有用电需求的东部地区的条件,因此,风电只好再次停机脱网。

国家电网公司开始建设特高压输电线路,以期将西北丰富的电能远距离传输到东部负荷中心。

然而,特高压输电短时故障也存在着和低压穿越类似的问题。而秦世耀团队在2012年就意识到这一问题可能发生,并部署了相关研究和系列专利。

他们发现,特高压电网建成后,风电机组如果不具备高压穿越功能,电力系统的安全稳定将面临极大挑战,因此即使线路建成,也不能满载运行。这无疑是风电二次发展的瓶颈问题。

针对这一问题,结合前期的研究成果,秦世耀团队多次向国家能源主管部门和国家电力调度中心汇报,终于得到支持。他们选取东北电网鲁固特高压直流近区内的4个风电场进行试点改造。成果得到了验证,并最终在全国范围内推广,彻底解决了特高压送风电的安全问题,又一次让风电“起死回生”。

秦世耀团队首次提出并研制出具有自主知识产权的世界首套高压大容量(35kV/10MW)、宽频带电网运行模拟装置,实现了各类电网故障/扰动的全工况在线精确模拟;在国际上首次完成风电宽频控制参数的优化整定,支撑了风电网源友好技术的跨越式发展,实现了风电并网由“被动适应”到“主动支撑”的跨越式发展,使得我国“三北”地区高比例新能源系统安全稳定运行,助力弃风限电持续好转。

其中,“风电机组联合仿真技术”许可给金风科技等主流风电制造商,广泛应用于风电产品技术研发;“风电建模与并网符合性评价技术”许可给杭州意能电力技术有限公司等,用于大规模风电并网仿真与稳定分析。这为受让方节省开支 0.7 亿元,创造利润 1.25 亿元。

目前,风电试验仿真技术已在中国电力科学研究院自行实施,形成了功能完善的风电并网试验研发与仿真研究平台,为金风科技等 10 余个制造商百余个机型提供技术研发服务,为甘肃等风电大基地提供网源协调技术服务,近 3 年新增销售收入超过 5 亿元,保障了 1 亿千瓦以上风电的安全稳定运行。

他们通过实现科技成果转化,支撑了新能源与储能运行控制国家重点实验室建设,建立了风电运行控制与仿真试验技术标准体系,推动了风电装备制造业技术进步与产业升级,为新型电力系统构建提供了新能源装备与技术支撑。

从被动到主动 建立标准体系

秦世耀的成果转化之路似乎是被推着走完的。

“我们刚开始研究的时候,并没有想着怎么转化、怎么获得收益,只是想要解决风电产业面临的难题。”秦世耀回忆说,当时他把解决难题当作一项使命和责任来看待。

随着研究的深入,他和企业之间的联系越来越紧密。2014年以后,随着国家相关法规的出台,科研人员成果转化受到鼓励。受外部环境的影响,秦世耀开始拉着企业一起攻关,然后将成果转让,以解决更大范围的问题。

这也引发了秦世耀对成果转化这一概念的深度思考。他认为,把技术变为标准服务于整个行业,也属于广义上的转化。

“我觉得成果转化最终应该对行业发展作出强有力的支撑,形成一个个标准,实际上这对行业发展贡献更大。”秦世耀说。

《中国科学报》 (2022-04-18 第4版 转移转化)
 
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