图为国家电网仿真中心电力系统动态模拟实验室
日前，“电力系统全数字实时仿真关键技术研究、装置研制和应用”项目获2009年度国家科技进步奖一等奖。这是中国电力科学院(下称“中国电科院”)自2007年起第三次蝉联国家科技进步奖一等奖。
实时仿真规模国际领先 “电力系统全数字实时仿真关键技术研究、装置研制和应用”是可应用于电网规划、设计、运行多个专业领域的基础性研究项目，这项重大成果由中国电力科学研究院牵头完成。据该项目课题组主要带头人中国科学院院士周孝信介绍，已研制出世界上首套可模拟规模达1000台发电机、1万条母线，可同时进行大电网动态仿真和局部电网快速电磁暂态过程仿真的大型电力系统实时仿真装置，为新的大型装备接入电网研究、电力系统事故分析、实际电网背景下的电气控制设备测试、电网运行和规划研究(特别是交直流混合输电大系统安全稳定运行及控制策略研究)等提供工具，从而保障电网安全。 周孝信介绍，目前我国已形成世界上电压等级最高、规模最大的互联电网，如何建立一套安全防范系统，让电网坚强可靠、经济高效，是一个亟待解决的重大课题。电网是一个超大型人造系统，怎会为做实验而暂停运行？于是科学家们想到了仿真技术。该技术起源于20世纪五六十年代，经历了物理模型动态模拟、数模混合式仿真等阶段，最终在20世纪90年代后期发展为全数字实时仿真。国外在这一领域发展已趋成熟，但对我国严格封锁技术。 从1998年起，在时任中国电科院总工程师的周孝信带领下，课题组潜心研究仿真技术，于2005年成功研制出世界上第一套可模拟万节点级大规模电力系统的实时数字仿真装置，用8年时间走完了国外几十年的发展道路。该装置在实时仿真规模、并行算法、硬件平台等多方面具备极大优势；尤其是其实时仿真规模，达到了国际领先水平，国外同类装置只能模拟500个节点电网。
软硬件系统全部国产 该装置在大规模电力系统实时仿真技术上取得重大突破，推动了世界电力系统实时仿真技术进步，实现了软硬件系统的全部国产化，大幅度提高我国电网仿真试验和分析研究水平。通过与计算机、网络通讯学科交叉集成，推动了我国高性能计算机产业的发展及其在电力系统中的应用。随着该装置在电网中的广泛推广应用，能够进一步优化电网运行方式，提高电网安全运行水平，具有重大社会经济效益。 事实也正是如此。“电力系统全数字实时仿真关键技术研究、装置研制和应用”研制出的项目成果拥有自主知识产权，该装置已在国家电力调度通信中心、国家电网仿真中心、江苏省电力试验研究院、山东大学等生产、科研、教学单位应用，在我国多项重大工程的规划、设计、建设和运行中发挥了重要作用。近3年项目成果累计销售收入3000万元，节省国家投资1亿元以上；预计进一步推广应用可节省国家投资10亿元以上。科研成果变成了实实在在的经济效益，同时也为电网安全稳定运行做出了贡献。 依靠该成果，国家电网公司仿真中心建立了2018年国家电网特高压骨干网架的实时仿真数字模型，包含13回直流输电系统、7207个节点、8386条线路(含支路)、发电机组1461台，作为全数字实时仿真和数模混合实时仿真的基础数据平台，为国家电网提供全天候安全保障。中国电科院电网数字仿真技术研究所总工程师李亚楼说：“同步模拟电网实际运行状况，是实时仿真。如果快于实际过程，在事故发生前计算出结果，就是超实时仿真。我们的装置能实现超实时仿真，在运行中为调度赢得制定对策的时间，把系统从紧急状态下"拉回来"。”
