作为连接发电厂和终端用户的“桥梁”，电力系统一旦发生故障，极易引发大规模的停电事故。特别是近10年来，因电网薄弱环节与关键节点强度不足，备件匮乏，设备安全裕度保障不足，给电力系统安全带来严重扰动。在这其中，电网短路是表现较为突出的诱因之一。
对于电网而言，短路故障是一种常见的故障，如树枝搭接，设备绝缘故障，人员误操作都有可能造成短路故障，从而引发电网的不稳定。
在当前全球环境保护和能源转型的背景下，新能源并网发电系统正逐步成为未来能源发展的主流方向之一。然而，在传统的并网型新能源发电系统中，当电网发生故障的情况下，储能变流器只需要限制自身的电流，在故障切除电网恢复后，重新恢复发电即可。
不过，由于储能变流器能够提供的短路电流有限，如果故障无法被准确识别和及时切除，就无法恢复供电，那带来的麻烦就非常大了。根据美国电力研究所的统计数据，每年由于停电给美国经济造成的损失高达180亿-330亿美元。
这一问题的技术难点聚焦在新能源发电系统中，既要不依赖现有电网，但又要保障其稳定运行。
值得关注的是，作为中国最知名的科技巨头之一，华为一直致力于推动科技的进步和发展。除了在传统领域不断推陈出新外，公司还致力于“黑科技”的研发，而由其助力打造的红海新城项目就完美地解决了上面这一技术难题。
作为全球首个不依赖现有电网的100%新能源供电项目，红海新城可以实现100%新能源微网下离网连续故障穿越并支持GW级整网黑启动，做到分钟级电力恢复，有效避免停电损失。
令人好奇的是，能够全面化解这一核心技术的“卡脖子”难题，华为究竟是如何做到的呢？
跨越时空的相遇
没有经过实践检验的理论，不管它多么漂亮，都会失去分量。在这方面，华为做出了表率，其最新推出的黑科技视频栏目《比特与瓦特》，每一期邀请专家，对热点技术进行解读，用通俗易懂的语言并结合实际情况，向大众普及数字能源的黑科技知识。
248年前，工人瓦特改良蒸汽机，引发第一次工业革命，开辟了人类利用能源的新时代。1995年，麻省理工教授尼葛洛庞帝发表《数字化生存》，宣布以“比特”驱动的数字化时代正式来临。
如今，数字化风潮早已席卷全球，千行百业的数字化、智能化转型向纵深挺进。在此背景下，华为让比特与瓦特穿越时空，在数字化的浪潮中不期而遇。
很多人不禁会问，倾听两个世界的碰撞，为何会是华为？
有目共睹，碳中和是一场引领经济社会深刻变革的壮丽征程，能源基础设施是其稳定前行的支撑。全球能源产业的源动力正由“资源依赖”转向“技术驱动”，低碳化、电气化、数字化、智能化是能源演进变革的四大关键路径，能源世界和数字世界将深度融合发展，能源产业进入数字能源新时代。
面向新时代机遇，华为融合Bit、Watt、Heat、Battery等4T技术，聚焦新能源、交通电动化、数字化转型三大方向，打造新型电力系统能源基础设施、新型电动出行能源基础设施、新型数字产业能源基础设施等“三新能源基础设施”，为这场社会变革保驾护航。
在华为推出的第七期《比特与瓦特》栏目中，技术专家将再次与“比特和瓦特”展开对话，深入浅出地拆解沙特红海100%光储微网的稳定性保障及故障快速恢复的原因。
数百毫秒内实现故障穿越
面对气候变化，中东地区丰富的光伏资源为中东石油和天然气生产国提供了良好转型机遇。为不断寻求经济发展多样化，能源转型逐渐成为中东能源政策首要任务。
然而，在沙漠里建设一个GWh级的“新能源电网”，且是挑战更大的“微网模式”，相当于从0到1建立一个完整的电网，这将是未来人类社会全新的发-储-用电模式，涵盖多项跨领域技术，对应的标准、关键技术等在国际上尚属空白。
在此背景之下，红海新城项目应运而生。作为全球首个GW级100%新能源供电的独立微网项目，沙特红海新城400MW光伏和1.3GWh微网储能系统全部采用华为智能光储解决方案。
红海新城由100%新能源稳定供电，柴油发电机仅紧急备用，意味着光储必须能够在各种稳态和暂态故障工况下保持电网稳定运行。
针对新城复杂的电网环境，红海项目通过构网型储能技术使光储系统成为一个可靠的电压源，建立稳定电网的同时，可以实现100%新能源微网下离网连续故障穿越并支持GW级整网黑启动，能分钟级恢复电力，有效避免停电损失。
与此同时，针对现场变压器突投需求频繁、电机等冲击性负荷启停产生冲击电流，进而造成电网崩溃的问题，通过先进的构网型储能算法，在不超配PCS的前提下，支持100%储能额定容量变压器的投切，保障整网稳定供电。
对于传统构网型储能系统而言，当电网发生故障的情况下，储能变流器需要限制自身的电流，在故障切除电网恢复后，重新恢复发电即可。然而，储能变流器能够提供的短路电流有限，如果故障无法被准确识别和及时切除，就没法恢复供电。
这就需要继电保护技术的支持，对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。
据佘宏武博士介绍，针对短路电流有限的问题，华为创新性的提出了微网继电保护方案。这种方案不依赖故障电流的幅值，可以快速准确地切除故障线路。此外，在切除故障线路后，华为超过1GWh的储能系统可以同步稳定地重建电网电压，在数百毫秒内，将微网电压重新恢复稳定，即华为的离网故障穿越能力。
要知道，如果不具备这个故障穿越能力，电网一旦风吹草动出现故障，将会导致全网停电事故，可能要花费几个小时，甚至更长的时间，才能恢复全网的供电。
写在最后
可以说，在目前电力系统全面升级的大背景下，电力数字化的核心在于如何更有效地整合风电、光伏等绿色可再生能源，推动源网荷储的高效互动。在这一背景下，华为的电力数字化不仅局限于技术创新，更注重构建可持续、智能、高效的电力生态系统，为未来能源的转型不断贡献着自己的力量！
