為能源網際網路建設提供仿真技術支撐

2020-12-05 國家電網

中國電力科學研究院有限公司立足電網規劃，結合電網接入新能源比例高、廣泛應用電力電子裝置的實際，研發國家電網規劃仿真計算分析平臺，破解規劃與運行銜接困難、計算標準不統一、仿真效率低等難題。國家電網規劃仿真計算分析平臺於今年1月份正式運行。平臺具有生產模擬、規劃數據建模、仿真計算分析、項目庫管理等功能，可以在線開展電網（主網）規劃全鏈條核心業務工作。

推動電網規劃「三統一」

國家電網有限公司在2019年提出，電網規劃必須滿足統一數據、統一平臺、統一標準的「三統一」要求。根據這一要求，中國電科院依託國家電網仿真計算數據中心與超算中心等研發經驗和支撐條件，研發了國家電網規劃仿真計算分析平臺。

中國電科院國家電網仿真中心超算中心

中國電科院國家電網仿真中心數據研究室副主任王虹富參與了國家電網規劃仿真計算分析平臺的研發和運維。他說：「仿真計算數據中心支撐電網調度，集中了現狀電網結構、設備模型參數，數據最全。超算中心是一個很大的機群，有810臺伺服器、近2.4萬個計算核心，30分鐘左右便能一次性並行處理超過2萬個大電網仿真作業，是目前世界上計算能力最強的仿真分析計算機群。」

中國電科院牽頭開展電網運行數據實測建模工作，將最準確的模型參數全都匯集到國家電網仿真計算數據中心。國家電網規劃仿真計算分析平臺從這裡同步最新的設備模型參數，與全網調度數據保持100%一致，對規劃設備則套用典型參數，實現規劃與調度數據的雙向滾動和協調統一。

同時，中國電科院利用電網方案時序管理這項核心技術，以每項工程、每個設備的生命周期為基礎，在平臺上實現了從歷史態到現狀態再到未來態的電網發展演變全過程動態展現和精細化模擬。平臺還具備「電力系統安全穩定導則」規定的計算分析功能，能夠確保規劃仿真計算工作完全按照導則的要求進行，保證了仿真計算的科學性和統一性。

支撐「十四五」電網規劃工作

國家電網規劃仿真計算分析平臺通過數據中心可以獲取豐富而準確的現狀電網數據資源，對開展規劃工作來說，徹底解決了調度與規劃數據來源不一、銜接不暢的問題，為開展「十四五」電網規劃工作打下了堅實基礎。

中國電科院科研團隊在國家電網仿真中心討論電網失穩形態問題。

除了解決調度與規劃銜接不暢的問題，國家電網規劃仿真計算分析平臺還打破了往年只能採用單機版軟體離線開展數據編制和計算分析的規劃工作模式，建立網絡化、平臺化的高效運作模式。

「以往，在編制數據、計算分析等規劃工作環節中，公司各單位規劃人員需要集中辦公。而今年通過訪問公司內網平臺，他們可以在各自單位開展工作。規劃仿真計算分析平臺為『十四五』電網規劃工作順利開展提供了有力支撐。」王虹富說。

國家電網規劃仿真計算分析平臺的仿真計算速度能到達每秒900萬億次，可同時處理仿真計算作業2萬個，理論峰值計算能力達到每秒918.7萬億次。今年，平臺已累計開展超過1000萬次的仿真計算，總計形成包含近2萬座廠站、6萬條線路、8萬個節點、橫跨5個水平年的全網一體化仿真模型。

當前，「十四五」電網規劃工作接近尾聲，未來五年的電網規劃項目正在平臺上形成。接下來，國家電網規劃仿真計算分析平臺研發團隊將進一步完善生產模擬模塊的數據管理與結果分析相關功能，進一步優化規劃平臺與仿真計算數據中心的數據同步機制，並持續升級仿真模型和算法，以更好地支撐電網規劃工作。

保障電網安全穩定研究高效開展

國家電網規劃仿真計算分析平臺具備潮流及靜態安全分析短路電流計算分析、靜態穩定計算分析、暫態功角穩定計算分析等仿真功能，並可調用超算平臺，支持批量暫態穩定作業、穩定性自動判別和結果分析，實現電網安全穩定研究的高效率仿真計算。

中國電科院科研人員在國家電網仿真中心開展重點工程仿真建模工作。

今年8月份，中國電科院電力系統研究所電力系統規劃技術研究室工程師施浩波參與了西南地區攀西電網安全穩定專題研究。

攀西電網是典型的大水電、大直流集群送端電網，關係到大型水電基地電力的可靠送出，對西南主網、西藏電網以及華東電網與華中電網的安全運行具有重要影響。公司開展「十四五」電網規劃西南主網架方案論證及安全性研究，旨在使用先進仿真分析手段準確把握攀西電網安全問題的本質，提出防控措施，確保攀西電網安全穩定運行。

「我們在國家電網規劃仿真計算分析平臺上形成了西南電網仿真計算所需的多套典型方式數據，編制暫態穩定計算所需的全部故障卡，並進行了詳細的仿真計算分析。我們將計算結果直接與電力系統安全穩定導則要求對比，評判規劃電網的安全穩定水平是否滿足相關規定。」施浩波介紹。

以前，研究人員開展規劃仿真計算採用的是單機版計算工具，在維護仿真數據、編制故障卡、執行故障計算等環節中耗時耗力。有時候，一批計算任務幾天都幹不完。而在攀西電網安全穩定專題研究中，研究人員編制故障卡150套，執行故障計算4000餘次，在10分鐘內得到智能化分析結果4000餘個，工作效率大幅提升。

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