2024-11-07-国家电网-2024年大电网规划仿真技术发展趋势报告_29页_11mb

大电网规划仿真技术发展趋势与挑战

一、 背景

• 国家“双碳”目标推动新型电力系统构建，新能源装机占比持续攀升，预计至2030年风光装机达24-28亿千瓦，可再生能源发电量增量占比将超过60%。
• 电力系统呈现“双高”（高比例新能源、高比例直流）特征，系统波动性增强，对规划仿真技术提出更高要求。

二、 大电网规划仿真技术的重要性

• 精细平衡分析：逐时精细化模拟可发现传统方法难以识别的保供消纳问题，辅助系统规划与风险应对。
• 电磁暂态仿真：高精度模型支持深度电力电子化下的系统稳定分析，仿真步长短（10ms级），计算速度可拓展至超级计算平台。
• 系统稳定分析：支持宽频振荡识别（次同步至高频），防范新能源接入引发的系统性稳定问题，如哈密、沽源事故所示风险。

三、 面临挑战

1. 电力供需平衡计算

   • 源网荷储全链条特性复杂，新能源、新型储能、电动汽车等新主体资源种类增多，建模难度大。
   • 混合整数规划问题要求计算精确、快速、精细，常规算法难以兼顾效率与精度。

2. 安全稳定仿真

   • 计算规模巨大：2030年电网数据节点超135个、支路超7万条、新能源场站超3.6万。
   • 关键方式人工筛选效率低，构建流程复杂（方式筛选、数据拼合、校核调整等）。
   • 多直流群、复杂拓扑结构导致模型和故障类型增多，仿真精度不足。

3. 仿真建模问题

   • 新能源集中式与分布式接入对建模精细度提出挑战。
   • 简化建模（如单机倍乘）误差显著，尤其高频震荡场景。
   • 新能源和负荷侧模型需考虑全局与局部混合，提升仿真精度和适用性。

四、 技术发展趋势

1. 数据管理与平台化：

   • 构建“1+N”平台架构，实现跨部门数据协同和建模效率提升。
   • 采用多分支规划方案管理，提升数据建模灵活性和自主管理能力。

2. 方式智能构建

   • 利用知识图谱、深度学习实现海量数据中关键方式自动提取。
   • 智能算法自动计算有功损耗、优化无功配置，实现方式构建全流程数字化。

3. 生产模拟技术

   • 基于LSTM等深度学习模型进行新能源出力曲线预测，结合近似动态规划优化储能位置。
   • 构建启发式算法与优化方法融合的高效计算框架，提升长期调度精度与效率。

4. 仿真建模优化技术

   • 定义适用性强的新能源等值模型，降低计算复杂度的同时确保精度。
   • 推进综合负荷模型发展，支持含分布式能源的动态特性建模与仿真。

5. 电磁暂态仿真技术

   • 高精度ABC三相模型支持深度电力电子化系统仿真分析。
   • 自动数据生成与初始化技术提升建模效率，实现仿真3-4秒进入稳态。

综上，大电网规划仿真技术需结合国家战略目标、数学算法革新和计算架构升级，以支撑高比例新能源接入下的系统规划、稳定控制和调度优化。