2月25～26日，由工業(yè)和信息化部組織的國家重點研發(fā)計劃項目2022年度總結會召開。會上，孫華東作為國家重點研發(fā)計劃項目負責人匯報了年度創(chuàng)新工作。
孫華東長期從事大電網安全穩(wěn)定分析與控制研究，承擔了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等一系列重大科技項目和重點工程任務，帶領團隊攻克了跨區(qū)交直流協(xié)同控制等關鍵技術難題。今年，他當選中國電科院院士。
孫華東主導研究的成果廣泛應用于我國電網規(guī)劃和調度運行領域，為保障我國電網安全運行發(fā)揮了重要作用，先后獲得國家科技進步獎一等獎1項、省部級一等獎7項。
探索前沿技術，解決工程難題
2002年，孫華東來到中國電力科學研究院攻讀博士，師從中國科學院院士周孝信。“在周老師的指導下，我選定了大電網安全穩(wěn)定作為研究方向。”孫華東說。
博士畢業(yè)后，孫華東選擇留在中國電力科學研究院有限公司從事電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析與控制方面的研究。“科技工作者要不斷到現(xiàn)場學習、實驗，才能知道電網最迫切的需求是什么，才能明確探索的方向，掌握最前沿的技術。”從技術員到國家電網有限公司首席專家，再到中國電科院院士，孫華東堅持扎根工程一線，解決影響大電網安全穩(wěn)定運行的技術難題。
2010年以來，我國電網進入特高壓交直流混聯(lián)電網的快速發(fā)展期，電網跨區(qū)互濟能力不斷增強。但隨著跨區(qū)輸電功率不斷提高，電網運行的安全風險也在增加。
針對特高壓交直流混聯(lián)電網發(fā)展過程中的安全穩(wěn)定分析與控制防御問題，孫華東和團隊查閱相關資料，仔細研究各種理論方法，提出了跨區(qū)交直流功率波動建模及計算方法，突破了輸電限額與功率沖擊耦合的限制，提升了交直流混聯(lián)電網的安全穩(wěn)定運行裕度。他和團隊成員研發(fā)了世界上規(guī)模最大、協(xié)調控制能力最強的跨區(qū)交直流協(xié)調控制系統(tǒng)，攻克了考慮多級斷面約束的大電網安全穩(wěn)定協(xié)調控制技術，建成了可控制9回直流的跨區(qū)交直流協(xié)調控制系統(tǒng)示范工程，降低了大規(guī)模功率波動沖擊引發(fā)關鍵斷面崩潰的風險，提升了交直流斷面輸電能力和電網安全水平。
目前，我國已建成以特高壓為主的交直流混聯(lián)大電網，千萬千瓦級新能源基地數(shù)量也不斷增加，電網中新能源裝機占比持續(xù)提高，電網結構更加復雜，電力電子設備大量接入電力系統(tǒng)，電網安全運行面臨新的挑戰(zhàn)。
針對高比例電力電子大電網支撐強度量化評估和提升難題，孫華東帶領團隊開展攻關，提出了電源側、負荷側新能源集群等值建模方法，為系統(tǒng)穩(wěn)定特性認知打下基礎;提出了大電網電壓支撐強度量化評估方法，依托具有自主知識產權的仿真平臺研發(fā)了新能源接入規(guī)模量化評估軟件;提出了大電網頻率支撐強度量化評估方法，實現(xiàn)慣量約束下的頻率穩(wěn)定在線分析。
“重大工程的技術攻關成果不是一個人和一個團隊的功勞，作為廣大電力工作者中的一員，參與其中我深感榮幸。”孫華東說，“我深信任何事情想要干好，都得有一份熱愛，搞科研更是如此。”
專注技術突破，構建新型電力系統(tǒng)
2020年12月30日，世界上首個專為消納清潔能源而建設的特高壓直流工程——±800千伏青海—河南特高壓直流輸電工程竣工投運。同年，世界首個柔性直流電網工程——張北柔性直流電網示范工程四端帶電組網，張北地區(qū)的新能源電力成功送入北京電網。
在青豫特高壓直流工程、張北柔直工程建設中，孫華東帶領團隊針對大規(guī)模新能源弱支撐電源基地直流外送的安全穩(wěn)定性分析與控制展開研究，搭建了國內規(guī)模最大的新能源并入特高壓直流全電磁仿真模型，完成了直流特性分析，掌握了新能源經特高壓直流送出的技術特點，攻克了大規(guī)模新能源弱支撐電源基地直流外送的安全穩(wěn)定性特性和穩(wěn)定控制技術，擴大了新能源并網規(guī)模，提升了直流工程輸電能力。
肩負著實現(xiàn)技術突破的責任，團隊每位成員都全力以赴。“我們摸著石頭過河，經常因為技術分歧討論到深夜。”孫華東說。
在構建新型電力系統(tǒng)的背景下，孫華東認為，要在更大的時間尺度和空間范圍內重新構建源、荷、儲三者參與的非完全實時電力電量平衡模式，確保電力可靠供應和高比例新能源發(fā)電消納是必須解決的核心問題之一。為此，他先后牽頭主持了“高比例電力電子型電源接入對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性影響機理及控制措施研究”“超高占比新能源電網發(fā)電控制系統(tǒng)與運行控制策略研究”等重大科技項目，專注于新型電力系統(tǒng)仿真建模、分析方法和控制技術領域的研究。
目前，孫華東帶領團隊初步建立了適用于分析新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的電力電子設備集群動態(tài)等值模型，揭示了新能源與直流接入受限的穩(wěn)定限制原因，提出穩(wěn)定性判別、量化評估及優(yōu)化控制技術，開發(fā)出大電網慣量在線監(jiān)控預警系統(tǒng)和新能源接入規(guī)模量化評估軟件，還開展了碳中和目標下能源格局和電網發(fā)展方式等研究，服務公司制訂碳達峰碳中和行動方案、構建新型電力系統(tǒng)行動方案等，為電網安全運行和能源轉型發(fā)展提供了技術支撐。
“新型電力系統(tǒng)與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)在電源結構和電網形態(tài)方面存在巨大差異。我們將根據(jù)電網安全穩(wěn)定特性的不斷演化，提升基礎理論方法和技術的工程實用性和準確性，為保障大電網安全穩(wěn)定高效運行作出新的貢獻。”孫華東說。
完善標準體系，推動電力技術發(fā)展
隨著電網不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)“雙高”“雙峰”特征凸顯，電網安全穩(wěn)定標準體系研究與制定工作愈加重要。
“電網安全穩(wěn)定計算分析是研判電網安全穩(wěn)定特性和制定風險防御措施的重要技術手段，而計算原則規(guī)范和指標要求是相關工作的指引和遵循。”孫華東介紹，從2018年起，針對大容量特高壓直流和大規(guī)模新能源集中接入帶來的問題，他牽頭開展專項技術攻關，還同時開展國家標準研究工作。
在電網運行方式仿真計算中，電力電子設備模型的詳細程度、仿真軟件的時間尺度等都會影響分析結果。孫華東和團隊成員細致剖析了新能源發(fā)電、直流輸電等設備不同模型的動態(tài)響應區(qū)別，研究了針對功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定等多個方面的仿真技術手段和判定原則，在原有行業(yè)標準基礎上發(fā)展完善了仿真計算的標準化要求。為提升新能源大規(guī)模外送地區(qū)電壓穩(wěn)定性，經過長時間仿真計算積累和理論解析研究，團隊首次提出可綜合反映新能源穩(wěn)定運行水平及系統(tǒng)強度的新能源多場站短路比的定義和指標體系，對于我國新能源電力安全高效利用具有重要意義。2021年10月，由孫華東帶領團隊研究制定的GB/T 40581-2021《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定計算規(guī)范》正式發(fā)布。
特高壓技術已成為我國走向世界的一張亮麗名片。2019年，孫華東牽頭制定了我國首個特高壓交流輸變電領域系統(tǒng)級的IEC標準TS 63042-101:2019《特高壓交流輸電系統(tǒng) 電壓調節(jié)與絕緣設計》。在該標準制定過程中，孫華東帶領團隊梳理總結了國家標準中的相關內容，并融合了日本、印度、德國等國家的共性要求，保證標準的適用性。該標準的發(fā)布為世界各國開展特高壓交流輸電系統(tǒng)規(guī)劃運行提供了技術指導。
多年來，孫華東與團隊參與制定或修訂16項國家標準、2項國際標準，推動了我國大電網安全穩(wěn)定標準體系的發(fā)展與完善。目前，他正帶領團隊開展《電力系統(tǒng)慣量支撐和一次調頻能力技術要求》《電力系統(tǒng)短路容量支撐技術導則》《電力系統(tǒng)調峰能力評價技術規(guī)范》等行業(yè)核心標準的編制工作。“電力技術的發(fā)展離不開技術標準的發(fā)展，我將與團隊一道奮力攻堅，進一步提升我國在大電網安全領域的影響力和話語權。”孫華東說。（ 高雅）
評論