2024-11-17-国家电网-大电网规划仿真技术发展趋势报告（2024.9_29页_11mb

大电网规划仿真技术发展趋势总结

核心内容概述

大电网规划仿真技术在“双碳”目标和新型电力系统构建背景下，面临新能源大规模接入、直流规模扩大、系统复杂度提升等多重挑战。为应对这些挑战，技术发展趋势聚焦于提升仿真精度、效率和自动化水平，以支持更复杂的电网规划与安全稳定分析。

主要观点与关键信息

1. “双碳”目标与新型电力系统背景

• 中国承诺2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。
• 非化石能源占比目标为25%左右，风光总装机容量将超过12亿千瓦。
• 构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统。

2. 新型电力系统带来的挑战

• 新能源接入规模扩大：预计2030年风光装机将达24-28亿千瓦，新能源占比高导致系统运行特性复杂。
• 直流规模增加：特高压直流规模将从20回增至40回，国网公司经营区将从16回增至35回以上。
• 系统稳定性问题突出：高比例新能源接入下，宽频带振荡问题频发，如沽源振荡、哈密事故等，影响电网安全。

3. 大电网规划仿真计算的重要性

• 逐时精细化模拟可揭示传统方法忽视的保供消纳问题。
• 同送同受直流群规模增加，需更精确的联合仿真以评估系统交互耦合特性。
• 大规模新能源接入对系统稳定特性影响显著，需精准建模与仿真。

技术发展趋势

1. 平台化与数据建模技术

• 构建“1+N”平台架构，提升数据建模和仿真计算的灵活性与效率。
• 基于电网设备全生命周期模型管理，实现大时间跨度电网方式数据的自动生成。
• 通过电网组织架构的数据管理和标准化流程，支持跨单位、跨部门协作。

2. 方式筛选与自动化

• 采用知识驱动和数据驱动的方法，实现关键方式的自动筛选。
• 基于8760小时时序生产模拟数据，精准定位系统关键运行方式。
• 自动化方式筛选可显著减少人工干预，提升效率。

3. 智能算法与优化方法融合

• 结合启发式算法与优化方法，构建“一体双轨”新型计算框架。
• 启发式算法（如贪婪算法、遗传算法）用于快速决策，优化方法（如鲁棒优化、随机规划）用于全局优化。
• 采用智能算法实现方式构建全流程数智化，效率可提升5倍以上。

4. 新能源建模与仿真精度提升

• 采用集中式新能源多机等值模型，实现仿真精度与效率的平衡。
• 详细模型与等值模型误差均方差低于10%，满足5秒全过程仿真需求。
• 引入分布式新能源的广义综合负荷模型，提升负荷侧建模精度。

5. 电磁暂态仿真技术

• 采用ABC三相模型和动态线路模型，考虑谐波与直流分量，提升仿真精度。
• 电磁暂态仿真步长更短（微秒级），结果更准确，但对硬件要求更高。
• 仿真工具包括PSModel、ADPSS、Hypsim、RTDS、MATLAB、PSCAD等。

6. 数据自动生成与初始化技术

• 基于机电暂态数据实现新能源设备模型和直流系统的快速建模。
• 一个工作人员可在2~3小时内完成区域电网数据建模，方式迁移工具可在10分钟内完成新方式建模。
• 数据自动初始化技术支持一键式直流与新能源仿真，仿真时间缩短至3-4秒，并具备自动校核功能。

面临的主要挑战

• 数据体量指数级增长：传统方法难以应对大规模数据处理需求。
• 建模复杂性增加：新能源、直流、负荷等建模难度大，需兼顾效率与精度。
• 人工经验依赖性强：关键方式构建依赖人工经验，效率低且易出错。
• 计算能力不足：大电网仿真计算量巨大，难以满足高频次迭代需求。

未来发展方向

• 提升建模精度：采用详细模型与等值模型相结合，兼顾效率与准确性。
• 推动智能化与自动化：融合智能算法与优化方法，实现方式筛选、潮流构建、潮流调整等流程自动化。
• 加强数据驱动能力：利用深度学习预测新能源出力曲线，结合等电量搜索算法优化储能位置。
• 推动电磁暂态仿真应用：提升对电力电子设备与复杂控制策略的仿真能力。
• 构建高效仿真平台：通过平台化与模块化架构，提升多方案、多层级规划工作的协同效率。