2024年适用于大电网规划的全电磁仿真难点与实践报告

Difficulties and Practice of Full Electromagnetic Simulation for Large-Scale PowerGrid Planning 张东辉大电网规划分委会2024.11.02 01新型电力系统下大电网规划的特点02电磁暂态仿真必要性03适用于大电网规划的全电磁仿真难点04难点解决思路和我们的实践 目录 CONTENTS 新型电力系统下大电网规划的特点 场景碎片化：传统电力系统场景少，典型日的典型方式；新型电力系统下大规模新能源并网，出力随机性大，导致新型电力系统典型规划场景碎片化、数量大。 新型电力系统规划 传统电力系统规划 负荷曲线：年有冬夏，日有大小，典型的四种组合；电源出力曲线：随机性和不可控性相对较小大部分机组可以人为安排，少部分难以安排的，可以作为边界条件 >负荷曲线：叠加了可控性；>电源出力曲线：各区域新能源出力曲线有强随机性，不可控性 新型电力系统下大电网规划的特点 ■稳定问题复杂化：新型电力系统高比例可再生能源接入、高比例电力电子设备应用，稳定问题更为多样和复杂，部分问题的稳定机理发生变化。 新型电力系统下大电网规划的特点 ■规划方案多样化：传统电力系统规划聚焦常规电源布局和交流网架构成，新型电力系统电网规划方案设计新技术、新路线选择更多，新设备、数字化、市场化等。 新型电力系统规划+ 传统电力系统规划 01新型电力系统下大电网规划的特点02电磁暂态仿真必要性03适用于大电网规划的全电磁仿真难点04难点解决思路和我们的实践 目录 CONTENTS 2电磁暂态仿真必要性 新能源大规模接入，直流的广泛应用，稳定问题更为多样和复杂，部分问题的稳定机理仅用指标性难以界定方案是否成立，需要采用详细模拟的uS级电磁暂态仿真。 2电磁暂态仿真必要性 ■电磁暂态仿真能够准确模拟柔性直流、新型电力电子设备、FACTS设备、分布式能源和微电网的动作过程，是充分认识和掌握新型电力系统动态特性的关键技术。 01新型电力系统下大电网规划的特点02电磁暂态仿真必要性03适用于大电网规划的全电磁仿真难点04难点解决思路和我们的实践 目录 CONTENTS 3适用于大电网规划的全电磁仿真难点 ■适用于大电网规划的电磁暂态仿真基础模型复杂，对基础模型要求更高； ■搭建复杂，初始化困难，容易出错，大规模仿真只能自动建模： ■步长小、模型复杂，大规模仿真效率需要重点关注： 01新型电力系统下大电网规划的特点02电磁暂态仿真必要性03适用于大电网规划的全电磁仿真难点04难点解决思路和我们的实践 目录 CONTENTS 4难点解决思路和我们的实践 ■动矩国产仿真平台：为新型电力系统建设保驾护航，高端电气设备研发插上翅膀 ■基于动矩国产仿真平台能够有效实现大规模新能源接入的交直流电网全电磁高效仿真 4难点解决思路和我们的实践 保证元件到模型到大规模仿真的齐全精准 4难点解决思路和我们的实践 1保证元件到模型到大规模仿真的齐全精准 V谐波阻抗扫描，宽频振荡风险分析√发电机次同步振荡多轴模型√线路宽频模型√变压器非线性、断路器及电弧模型V过电压分析和电能质量分析√复杂负荷模型 V发电机励磁调速PSS控制库齐全特高压直流（±800kV、±1000kV）多端柔性直流√大容量直挂式储能√构网型储能调相机直驱风机、双馈风机、光伏、SVG新能源放大元件新能源参数辨识...... 4难点解决思路和我们的实践 保证元件到模型到大规模仿真的齐全精准 元件精度 和主流软件相比 和主流软件完全重合 4难点解决思路和我们的实践 4难点解决思路和我们的实践 自定义建模功能：对于复杂的模型提供图形化界面和代码编写两种方式自定义建模 自定义建模 案例一一多端柔性直流 关键技术：1、MMC高电平桥臂模型提速技术；2、多端柔直的多核仿真技术： 2端、3端、4端，可以拓展至9端、10端；可以详细模拟高电平模型 仿真速度遥遥领先，4端柔直平均值模型20us步长，10s仿真，运行14.4s；1200子模块，运行297S 4难点解决思路和我们的实践 ■案例一一某海上风火打捆送出稳定分析 关键技术：1、电磁暂态仿真功角稳定关键技术： 发电机励磁、调速、PSS等控制一致，能够和机电暂态软件得出相近的功角稳定极限 4难点解决思路和我们的实践 ■由能够无故障稳定计算的机电暂态数据，一键直接转换为动矩，包含一定的查错纠错功能1能够实现新能源、直流、SVG的转换，包含初状态建立转换 机电暂态数据直接转动矩，分钟级自动换成 4难点解决思路和我们的实践 ■基于人工智能稀疏矩阵求解算法，分网降低矩阵规模■变步长仿真优化，软件底层优化，实现高效率大规模全电磁仿真 *基于相同的电脑、单核，同样模型*完全相同仿真测试案例运行1S的耗时对比 4难点解决思路和我们的实践 灵活的多核、多机规模仿真 自动分核计算，自动分核均匀，实现高效率大规模全电磁仿真 难点解决思路和我们的实践 ■灵活的多核、多机规模仿真 自动分核计算，自动分核均匀，实现高效率大规模全电磁仿真 单核支持不低于500个单相节点交流系统、60个单相节点电力电子系统或5台详细风机模型的实时仿真能力。支持8核全核运行，速度优势明显。 4难点解决思路和我们的实践 大规模电磁一某大型海上风电场群等值分析 关键技术：1、多电力电子仿真提速技术： 大规模电磁一大规模新能源+储能+构网+柔直送出 大规模电磁一某光伏、风电送出大型基地稳定分析 关键技术：1、多电力电子仿真提速技术： 2、多电力电子自动建模和平启动技术： V电源装机：风电880MW，光伏21600MW，合计22480MW新型储能2050MW抽水蓄能7200MW：SVG5040MW V仿真规模：新能源场站108个；新型储能18个；SVG18个；抽蓄24台柔性直流±800kV，8000MW 大规模电磁一某偏远地市（沙戈荒）夫规模新能源分析 关键技术：1、新能源低短路比同步稳定提升技术： 2、多新能源随机出力情况下电网断面控制技术： 新博源G22.594新博源G12.573新八十G14.443新九十G13.922新阿拉G13.731新阿拉G23.731新阿拉G33.777新大唐GO1.399 大规模电磁一小型省级电网全电磁 ■312个三相节点，27台发电机，单核仿真，仿真10s需要11S; 潮流精度高，仿真速度快，全发电机+详细控制 4难点解决思路和我们的实践 大规模电磁一大型省级电网全电磁 ■8180个三相节点，406台发电机，22核仿真，50us步长 ■交流系统10s需要54s；新能源仿真视新能源个数而定，大概单核50个新能源； ■潮流精度高，仿真速度快，全发电机+详细控制 ",,",PTTT,YP,些, 结语 1、新型电力系统下大电网规划有场景碎片化、稳定问题复杂化、规划方案多样化等特点和难题； 2、新型电力系统全电磁仿真是必要的，在现有技术下也是可行的； 3、大电网规划全电磁仿真面临模型、自动建模、高效计算及结果分析等难题； 4、动矩是全国产电磁暂态仿真平台，追求高精度、高效率、高易用性，在多个方面实现对国外仿真平台的技术超越，已经在大电网规划全电磁仿真得到多个应用。 做客户需要、爱用、常用的软件 18675942686：联系电话610213：邮编成都市天府菁蓉中心B区2-7栋7层：地址成都市双流区海创园天府技术转移中心2号楼17层：地址zhangdh_energy@163.com：邮箱 Institute of Systems Hybrid Simulation