【国家电网】2024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总结

核心内容概述

大电网规划仿真技术是支撑新型电力系统构建的重要工具，其重要性日益凸显，主要体现在对系统安全稳定、供需平衡、多主体协同等方面的支持。随着“双碳”目标的推进，新能源、直流规模持续增长，大电网面临更高的规划与仿真需求，技术发展趋势也相应地向智能化、高效化、精准化方向演进。

主要观点与关键信息

1. “双碳”目标与新型电力系统背景

• 政策支持：中国明确提出“双碳”目标，即2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。为实现这一目标，国家发布多项政策文件，如《关于深化电力体制改革加快构建新型电力系统的指导意见》和《加快构建新型电力系统行动方案》。
• 新能源发展：预计到2030年，全国风光装机容量将从2024年的12亿千瓦增加至24-28亿千瓦，可再生能源发电量增量占全社会用电量增量的64%-67%。
• 直流规模增长：特高压直流规模将从20回增加至40回左右，国网公司经营区从16回增加至35回以上。
• 系统特征变化：电力系统呈现“双高”特征（高比例新能源、高比例直流），系统运行状态复杂，传统方法难以应对。

2. 大电网规划仿真计算的重要性

• 精细化模拟需求：逐时精细化模拟系统平衡状态，有助于发现传统方法忽视的保供消纳问题，为规划和风险应对提供依据。
• 关键方式分析：高比例新能源接入下，系统关键运行状态增多，需对多种运行方式进行分析和校验。
• 多失稳形态复杂：系统中可能出现多种失稳形态，需对故障类型进行全面校验。
• 数据规模扩大：2030年国网公司规划电网数据规模将达13万节点、7万支路、3.6万新能源场站等，计算能力面临挑战。

3. 面临的挑战

• 人工经验依赖：关键方式构建依赖人工经验，效率低，耗时长。
• 建模难度大：新能源接入后，建模精度与效率难以兼顾，详细建模难度高。
• 仿真效率不足：传统仿真方法难以满足大电网高精度、高频次迭代需求。
• 技术路线复杂：直流工程技术路线和拓扑结构多样，如LCC、VSC、CLCC、SLCC等，建模与仿真复杂度高。
• 数据体量激增：8760小时高维数据处理困难，对计算能力提出更高要求。

4. 技术发展趋势

• 平台化建模与仿真：通过图模一体平台，实现规划数据建模和仿真计算的高效协同，提升跨部门数据建模效率。
• “1+N”平台架构：构建由1个数据管理平台和多个专用计算平台组成的架构，提升数据建模的灵活性。
• 智能方式筛选：结合知识驱动与数据驱动方法，实现关键方式的自动筛选，提升方式构建效率。
• 深度学习与等电量搜索算法：利用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，提升生产模拟精度。
• 新型计算框架：融合启发式算法与优化方法，形成“一体双轨”的新型高效计算框架。
• 电磁暂态仿真技术：采用ABC三相模型、动态线路模型、考虑谐波与开关动作的过零点，实现高精度仿真，支持复杂电力电子设备建模。
• 数据自动生成与初始化技术：通过自动数据生成和初始化技术，提升电磁暂态仿真效率与易用性，实现快速建模与稳态校核。

关键技术与方法

• 新能源建模：采用集中式与分布式新能源多机等值模型，实现仿真精度与效率的平衡。
• 负荷建模：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。
• 直流建模：完善CLCC、SLCC等新型换流器模型，支持复杂拓扑结构与多种并网控制策略。
• 智能算法应用：包括等电量搜索算法、知识图谱驱动的AI算法，用于新能源出力预测和储能优化。
• 仿真工具演进：从机电暂态仿真向电磁暂态仿真过渡，支持更复杂的电力电子设备建模与控制策略分析。

总结

大电网规划仿真技术在“双碳”目标与新型电力系统背景下，正经历从传统方法向智能化、高效化、精准化方向的转变。面对新能源大规模接入和直流系统复杂化的挑战，技术发展聚焦于平台化建模、智能算法融合、电磁暂态仿真提升、数据自动处理等方面，以应对日益增长的计算需求和系统复杂性，确保电网安全稳定运行和高效规划。