覆蓋省市縣三級的全電壓寬頻段數字實(shí)時(shí)仿真平臺在浙江建成

　　隨著(zhù)能源結構加速轉型，新能源發(fā)電、直流輸電、微電網(wǎng)、虛擬電廠(chǎng)等技術(shù)加快發(fā)展。在建設新型電力系統的過(guò)程中，電網(wǎng)企業(yè)面臨大規模新能源電源接入、直流饋入落點(diǎn)增多、多品類(lèi)能源集中交互耦合日益深化等新形勢新變化，需要尋求有效方法應對電網(wǎng)寬頻振蕩、系統慣量不足等新挑戰，更有力地保障電網(wǎng)安全穩定運行。

電網(wǎng)規劃人員開(kāi)展浙江省域新能源消納率仿真推演工作。周雪 攝

　　在新能源發(fā)電裝機占比日益升高的用電大省浙江，國網(wǎng)浙江省電力有限公司建成覆蓋省市縣三級的全電壓寬頻段數字實(shí)時(shí)仿真平臺，通過(guò)超高保真度仿真技術(shù)超前謀劃電網(wǎng)運行策略、積極應對挑戰，提升電網(wǎng)安全穩定水平。

　　能源轉型 仿真技術(shù)大有可為

　　數據顯示，浙江風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機已超5500萬(wàn)千瓦，新能源成為省內第一大電源。目前浙江在建和建成的特高壓直流輸電通道共4條，未來(lái)將規劃建設第5條。交直流混聯(lián)大電網(wǎng)建設和海量新能源電源接入增加了寬頻振蕩發(fā)生的可能性。而遍布城鄉和工業(yè)園區的新型負荷廣泛接入也讓電網(wǎng)運行形態(tài)愈加復雜。

　　為了應對一系列復雜變量帶來(lái)的挑戰，國網(wǎng)浙江電力基于國產(chǎn)化大型電力系統電磁暫態(tài)仿真平臺，聯(lián)合高校共同開(kāi)發(fā)全電壓寬頻段數字實(shí)時(shí)仿真平臺，打造全電磁實(shí)時(shí)仿真體系，動(dòng)態(tài)分析、高效認知電網(wǎng)運行特性，輔助精準制訂控制策略，為新型電力系統建設提供浙江方案。

　　2月5日，浙江光伏發(fā)電最大出力達2534萬(wàn)千瓦，占當時(shí)全社會(huì )用電負荷的56.4%，光伏電量消納給電網(wǎng)安全穩定運行帶來(lái)挑戰。國網(wǎng)浙江電力開(kāi)展電磁暫態(tài)仿真計算，提前發(fā)現潛在風(fēng)險點(diǎn)，采取了相應預防措施。“我們借助全電壓寬頻段數字實(shí)時(shí)仿真技術(shù)超短時(shí)間尺度、超高保真度的仿真能力，模擬從高壓到低壓、從直流到交流的電網(wǎng)運行狀態(tài)，進(jìn)而優(yōu)化電網(wǎng)規劃，提升電網(wǎng)安全穩定水平。”浙江電力經(jīng)濟技術(shù)研究院四級專(zhuān)家但揚清博士介紹。

　　據了解，全電壓寬頻段數字實(shí)時(shí)仿真技術(shù)借助高性能計算資源和先進(jìn)仿真算法，對電網(wǎng)中的各種元件和控制系統進(jìn)行精細建模，能夠模擬電網(wǎng)在不同工況下的運行情況，涵蓋正常運行、故障狀態(tài)等。這項技術(shù)可用于新型電力系統安全穩定性、電能質(zhì)量分析和主動(dòng)支撐、構網(wǎng)型新技術(shù)研究等，為電網(wǎng)優(yōu)化設計、故障分析和穩定運行提供強大工具支撐。

　　三級一體 打造全域仿真生態(tài)圈

　　2023年12月，國網(wǎng)浙江電力建成全國首個(gè)省域電磁暫態(tài)仿真實(shí)驗室，將電力系統仿真分析提升至微秒級超精細水平，并建成全國首個(gè)省市縣一體化全電壓寬頻段數字實(shí)時(shí)仿真平臺，打造三級穿透的全域仿真生態(tài)圈，開(kāi)展浙江全域全電壓寬頻帶電磁暫態(tài)仿真計算，研究新型電力系統安全與保供領(lǐng)域熱點(diǎn)問(wèn)題。該平臺構建了從特高壓到低壓配網(wǎng)、從交流到直流的全息數字孿生電網(wǎng)，能在虛擬世界預演千萬(wàn)種電網(wǎng)運行可能場(chǎng)景。

　　“這就像給電網(wǎng)裝上CT機，不僅能透視每個(gè)‘細胞’的運行狀態(tài)，還能預測未來(lái)健康風(fēng)險。”但揚清說(shuō)。全電壓寬頻段數字實(shí)時(shí)仿真技術(shù)采用多層級解耦與分布式并行計算，可精準捕捉電力電子器件微秒級動(dòng)作特性。

　　“省-市-縣”三級穿透式仿真體系讓仿真技術(shù)應用從主網(wǎng)延伸到配電網(wǎng)。在省級層面，國網(wǎng)浙江電力建立220千伏及以上電網(wǎng)全電磁暫態(tài)模型，開(kāi)展新增饋入直流安全穩定校核、220千伏新能源接入寬頻帶風(fēng)險分析和電能質(zhì)量治理研究，以及重大工程規劃，輔助海上風(fēng)電等項目接入系統方案決策，為每條特高壓通道、每座新能源場(chǎng)站定制安全校核方案。在舟山薄刀咀12萬(wàn)千瓦光伏發(fā)電接入方案驗證中，全電壓寬頻段數字實(shí)時(shí)仿真平臺成功預警新能源電力經(jīng)柔性直流孤島送出時(shí)潛在的功率振蕩風(fēng)險，輔助沈家灣—蓬萊第二回交流線(xiàn)路規劃方案制訂，有效避免了潛在風(fēng)險。

　　在地市層面，國網(wǎng)浙江電力通過(guò)全電壓寬頻段數字實(shí)時(shí)仿真平臺構建110千伏及以下配電網(wǎng)全電磁實(shí)時(shí)仿真場(chǎng)景，開(kāi)展大規模新能源電源接入下配電網(wǎng)電壓、電能質(zhì)量、線(xiàn)損等多維度影響分析。在衢州，仿真平臺實(shí)時(shí)模擬光伏發(fā)電、儲能、用電負荷動(dòng)態(tài)，精準調動(dòng)各類(lèi)資源，助力山區分布式光伏電量高效消納。

　　縣域應用更顯技術(shù)“繡花功夫”。在寧波前灣新區數字經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園內，仿真平臺為精密制造企業(yè)量身定制“6200千瓦光伏+1260千瓦儲能”能源方案，不僅提高了能源利用效率，還增強了園區應對設備故障等突發(fā)狀況的能力。

　　三級穿透式仿真體系通過(guò)多場(chǎng)景、高精度的運算模擬，為新型電力系統建設中可能遇到的問(wèn)題開(kāi)出“治未病”良方，提升規劃科學(xué)性和系統安全水平。

　　引入人工智能算法 仿真分析更精準

　　隨著(zhù)電力系統復雜性持續增加以及人工智能(AI)技術(shù)的日益成熟，將電網(wǎng)仿真、新能源發(fā)電預測技術(shù)等與AI技術(shù)相結合，成為一大趨勢。

　　國網(wǎng)浙江電力正加快電磁暫態(tài)仿真實(shí)驗室建設，為高精度、大規模仿真尋求強大的計算能力和先進(jìn)的算法支持，加強產(chǎn)學(xué)研合作，建立完善的人才培養體系，提高從業(yè)人員的專(zhuān)業(yè)技能。

　　基于深度強化學(xué)習的仿真優(yōu)化系統，能自動(dòng)生成數千種故障場(chǎng)景并推薦最優(yōu)處置策略。通過(guò)引入AI算法，仿真平臺有望自動(dòng)識別電網(wǎng)中的異常行為，預測潛在故障，并提供優(yōu)化控制策略。機器學(xué)習可通過(guò)歷史數據訓練，考慮更多實(shí)時(shí)變量因素，更準確預測新能源發(fā)電功率，更精準辨識高穩定性的系統運行方式。

　　未來(lái)，電網(wǎng)仿真與上游的AI算法服務(wù)業(yè)及下游的智能設備制造業(yè)將雙向融合，在多個(gè)層面推動(dòng)電力裝備產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展，助力培育全供應鏈新質(zhì)生產(chǎn)力。

　　在浙江，從特高壓大電網(wǎng)到工業(yè)園區微電網(wǎng)，仿真技術(shù)正重塑電網(wǎng)規劃方式，讓“沙戈荒”的光伏發(fā)電、海上風(fēng)電、山區水電無(wú)縫融入配電網(wǎng)，助力構建新型能源體系。(張正華 王晨軒 許恩超)