【国家电网】2024年大电网规划仿真技术发展趋势报告

报告摘要

大电网规划仿真技术发展趋势总结

核心内容

大电网规划仿真技术是构建新型电力系统的重要支撑，其重要性体现在对电力系统运行状态的精细化模拟、安全稳定问题的提前研判、以及复杂系统多方案多层级数据建模等方面。随着“双碳”目标的推进和新能源装机容量的持续增长，大电网规划仿真技术面临诸多挑战，同时也呈现出显著的发展趋势。

主要观点

“双碳”目标推动技术发展
中国承诺在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。在此背景下，新能源、直流规模和占比持续攀升，电力系统呈现“双高”（高比例新能源、高比例直流）特征。预计到2030年，全国风光装机将达24-28亿千瓦，特高压直流规模将从20回增至40回左右，新能源接入对电网稳定特性产生深远影响。
大电网规划仿真技术的重要性
- 通过逐时精细化模拟系统平衡状态，可发现传统方法忽略的保供消纳问题，指导电源、电网规划和风险应对。
- 高比例新能源接入下，系统状态复杂，需联合仿真送、受端系统交互耦合特性，以支持跨区直流合理布局。
- 新能源接入带来宽频带振荡问题，建模难度大，传统模型难以反映其对电网稳定性的影响。

关键信息

一、大电网规划仿真技术面临的挑战

供需平衡计算复杂
- 电力供需平衡计算为混合整数规划问题，计算效率与精度难以兼顾。
- 传统方法如拉表法无法开展逐时分析，需依赖人工经验，效率低且不全面。
安全稳定仿真计算困难
- 人工经验构建关键方式效率低，方式筛选和校核需耗费大量时间。
- 新能源接入导致建模难度加大，单机倍乘建模方法误差显著，难以准确反映系统特性。
- 仿真计算量巨大，难以满足高频次迭代需求，需提升计算效率与自动化水平。
数据建模与仿真效率瓶颈
- 数据体量指数级增长，需采用平台化、自动化方法提升建模效率。
- 电磁暂态仿真对硬件要求高，仿真步长短、计算速度慢，需依赖高性能计算机。

二、大电网规划仿真技术发展趋势

平台化与自动化数据建模
- 构建“1+N”平台架构，实现多分支规划方案管理，提升数据建模灵活性。
- 采用图模一体平台，实现大时间跨度电网方式数据的自动生成，提高跨部门协作效率。
关键方式筛选智能化
- 基于8760小时精细化时序生产模拟，结合知识驱动和数据驱动方法，实现关键方式的自动提取。
- 采用智能算法自动生成方式数据，提升方式构建效率，可提高5倍以上。
新能源建模与预测技术提升
- 采用集中式新能源多机等值模型，平衡仿真精度与效率。
- 基于深度学习模型预测新能源出力曲线，结合等电量搜索算法优化储能位置，实现新能源出力拟实化模拟。
负荷侧建模精细化
- 构建考虑分布式新能源的广义综合负荷模型，提升负荷侧建模精度。
- 通过虚拟母线接入等值新能源机组，反映其对配电网动态的影响。
电磁暂态仿真精度提升
- 全部元件采用ABC三相模型，线路采用动态模型，考虑谐波、直流分量及开关动作的过零点，提升仿真精度。
- 电磁暂态仿真工具（如PSModel、ADPSS、Hypsim、RTDS、MATLAB、PSCAD等）支持更复杂的模型接入，具备更高的仿真准确性。
数据自动初始化与校核
- 采用数据自动初始化技术，实现直流和新能源电磁暂态仿真一键启动，提升易用性。
- 仿真系统具备自动校核功能，对问题模型进行突出显示，提升仿真可靠性。