以先進仿真技術支撐新型電力系統(tǒng)科學構建

發(fā)布日期:2023-11-11 09:08
       鑒定會上,項目在大電網(wǎng)安全、提升電網(wǎng)經(jīng)濟運行水平、電網(wǎng)規(guī)劃分析等方面解決了一系列實際問題,說明了構建的仿真平臺的有效性。中國科學院院士周孝信指出,近10年電力系統(tǒng)發(fā)生翻天覆地的變化,項目面向國家重大需求,在難度和深度上深入工作,取得了重大突破,滿足了含世界上體量最大新能源的電網(wǎng)仿真需求。

       構建適應新形勢的高效精準仿真體系

       新能源高占比大型交直流電力系統(tǒng)仿真平臺提出多項技術創(chuàng)新,構建適應新形勢的高效精準仿真體系,整體解決了制約大電網(wǎng)仿真規(guī)模、精度和效率的瓶頸問題。

       一是提出了大型電力系統(tǒng)微秒級電磁暫態(tài)高效仿真技術。含大規(guī)模新能源、直流輸電的國家電網(wǎng)全部骨干網(wǎng)的微秒級電磁暫態(tài)仿真,覆蓋了中國大陸26個省、自治區(qū)和直轄市,輸電線路長度超過150萬公里,系統(tǒng)規(guī)模超過10萬個電力節(jié)點。

       二是攻克了復雜電力電子設備的高精度建模仿真技術。一方面,面對數(shù)百萬新能源設備,構建4大分類覆蓋超百種型號、動態(tài)特性與封裝模型基本一致的新能源模型庫,解決了海量電力電子電源設備難以精確仿真的難題;另一方面,面對千萬千瓦級的大型直流輸電工程,攻克了大型交直流電網(wǎng)高精度數(shù)模混合仿真技術,實現(xiàn)了接入15回超/特高壓直流控保裝置的含數(shù)萬數(shù)字-模擬交互信號的萬節(jié)點級高精度數(shù)?;旌戏抡?,解決了大電網(wǎng)場景下的所有大型直流輸電工程的精確仿真難題。

       三是研制了適應強不確定性和海量工況的高效精準仿真系統(tǒng)。研發(fā)世界首套基于國產(chǎn)超算的大電網(wǎng)云仿真系統(tǒng),面對靈活多變的上萬個電網(wǎng)運行方式,以前需要近一個月的計算分析時間降低到現(xiàn)在不足一個小時,實現(xiàn)了面向海量工況的電磁暫態(tài)離線高效仿真與在線安全校核。

       仿真平臺的工程化應用成果顯著

       仿真平臺全面支撐了新型電力系統(tǒng)規(guī)劃、運行計算及策略驗證等工程化應用。其中,大規(guī)模新能源經(jīng)柔直送出的電磁暫態(tài)仿真技術在張北柔直工程中得到了全面應用,開展了針對新能源孤島、張北四端柔直和華北交流系統(tǒng)的電磁暫態(tài)仿真建模研究,通過多種運行方式和故障類型的仿真試驗,分析了新能源孤島、張北四端柔直和華北交流系統(tǒng)的運行特性和故障特性。

       基于國產(chǎn)化全數(shù)字電磁暫態(tài)仿真軟件,我們完成了張北柔直工程送電能力分析工作,包括40余種交直流運行方式、200多個交直流故障,共計8000個工況的電磁暫態(tài)仿真計算。經(jīng)過與實際運行曲線對比,仿真平臺的準確性和效率性得到了實際驗證,真正實現(xiàn)了為大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行保駕護航的目標。

       仿真平臺建設成果在國家電網(wǎng)全面應用,成為標準生產(chǎn)工具,支撐交直流電網(wǎng)控制策略制定、“十四五”規(guī)劃方案研究等工作,保障了新能源和直流快速發(fā)展下的電網(wǎng)安全運行。在設備廠家、科研院所和高等院校應用,開展電力電子新設備研發(fā)和測試,研究了含分布式電源的配電網(wǎng)負荷特性,分析了新能源集中并網(wǎng)引發(fā)的新型穩(wěn)定問題,支撐實際直流控保裝置的控制策略分析及試驗測試。

       最后,鑒定委員會一致認為,新能源高占比大型交直流電力系統(tǒng)仿真平臺的建成,解決了國家級軟件工程國產(chǎn)化問題,全面提升了對復雜電力系統(tǒng)的認知和調控能力,為電網(wǎng)安全運行和科學發(fā)展提供了堅強支撐。應用成果全面支撐了我國電力系統(tǒng)規(guī)劃設計方案論證、運行控制策略制定、重大裝備研發(fā)測試等工作,并推廣至巴西、葡萄牙等海外“一帶一路”工程,取得了顯著的社會經(jīng)濟效益,有力保障了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行,支撐新型電力系統(tǒng)科學構建和能源電力綠色低碳轉型。