【清华四川能源互联网研究院（张东辉）】2024年适用于大电网规划的全电磁仿真难点与实践报告_31页_6mb

适用于大电网规划的全电磁仿真难点与实践总结

1. 新型电力系统下大电网规划的特点

新型电力系统下大电网规划呈现出以下特点：

• 场景碎片化：由于大规模新能源并网，负荷曲线和电源出力曲线的随机性和不可控性显著增加，导致规划场景数量庞大且碎片化。
• 稳定问题复杂化：高比例可再生能源接入和电力电子设备应用，使得稳定问题更加多样和复杂，部分问题的稳定机理发生变化。
• 规划方案多样化：新型电力系统规划涉及新技术、新路线的选择，包括数字化、市场化等，方案设计更加灵活。

2. 电磁暂态仿真的必要性

电磁暂态仿真在新型电力系统规划中具有不可替代的作用：

• 能够准确模拟柔性直流、FACTS设备、分布式能源、微电网等动态元件的动作过程。
• 是研究新型电力系统动态特性的关键技术，有助于全面评估电网稳定性与性能。
• 通过全电磁仿真，可以深入分析交直流混合系统的运行特性，特别是新能源并网后的稳定问题。

3. 全电磁仿真难点

适用于大电网规划的全电磁仿真面临以下主要难点：

• 基础模型复杂：发电机、直流、新能源、储能、SVG等设备的基础模型要求高，且建模过程复杂。
• 自动建模困难：初始化和电磁模型自校核过程容易出错，需依赖自动建模技术。
• 仿真效率低：由于步长小、模型复杂，大规模全电磁仿真计算量大，效率需重点关注。
• 结果分析挑战：仿真结果的稳定性和准确性分析困难，需结合多种工具和方法。

4. 难点解决思路与实践

4.1 全面精准建模

• 模型库齐全：包含发电机、变压器、开关、输电线、新能源等各类元件模型，支持多种控制方式。
• 模型精度高：与主流软件相比，模型精度完全重合，能够精准模拟细节和直流分量。
• 新能源模型完善：支持光伏、风电、SVG等新能源设备的详细建模，具备参数辨识和谐波阻抗扫描功能。

4.2 自定义建模功能

• 提供图形化界面和代码编写两种方式，支持复杂模型的自定义建模。
• 实现新能源、直流、SVG等设备的转换，具备初状态建立和查错纠错功能。

4.3 高效仿真技术

• 人工智能稀疏矩阵求解算法：通过分网降低矩阵规模，提升计算效率。
• 变步长仿真优化：在软件底层优化，实现高效率大规模全电磁仿真。
• 多核、多机并行仿真：支持自动分核计算，提升仿真速度。单核支持500个单相节点交流系统或详细风机模型的实时仿真。

4.4 典型案例实践

• 多端柔性直流仿真：采用MMC高电平桥臂模型提速技术和多核仿真技术，显著提升仿真速度。
• 海上风火打捆送出稳定分析：实现新能源与火电出力的准确模拟，支持功角稳定极限分析。
• 大规模新能源+储能+构网+柔直送出分析：涵盖多种新能源和储能设备，支持复杂场景下的稳定校核。
• 省级电网全电磁仿真：在单核和多核环境下均能实现高精度潮流计算和快速仿真。

5. 结语

• 新型电力系统下大电网规划面临场景碎片化、稳定问题复杂化和方案多样化等挑战。
• 全电磁仿真是必要手段，且在现有技术下已具备可行性。
• 动矩作为国产电磁暂态仿真平台，具有高精度、高效率、高易用性，已在多个实际项目中得到应用。
• 动矩致力于成为客户需要、爱用、常用的软件，推动电力系统仿真技术的国产化进程。

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