大规模新能源接入电网的全过程仿真建模关键技术及应用查看源代码讨论查看历史

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大规模新能源接入电网的全过程仿真建模关键技术及应用新能源发电高度依赖外部气象条件，间歇性、波动性强，近年来，我国发生了数十次新能源电站大规模脱网事故，导致电网功率发生大幅波动，大规模新能源并网对电网规划运行带来严峻挑战。

一、背景

新能源仿真建模是研究和解决新能源跨区输送消纳、保障电网运行安全的基础手段，原有的新能源仿真模型和软件主要面临4个问题：①新能源厂家和机型众多，建立统一的通用模型比较困难； ②新能源场站机组数量多、空间分布范围广，兼顾仿真准确性和实用性的场站等值方法十分困难；③新能源复杂的间歇性和波动性对电网中长期过程的频率稳定、电压稳定等影响严重，需综合考虑 时间、空间、运行工况等诸多因素，耦合度高，模拟困难；④新能源跨省跨区消纳、直流送出，带来的新能源脱网、电压和频率稳定问题严重，研究相应的协调控制策略，高度依赖计算准、规模大、效率高的仿真分析工具，研发难度大。

二、应用案例

1.项目概述

本项目为大规模新能源接入电网的规划、运行提供了准确的仿真模型，以及可靠实用的大规模新能源并网全过程动态仿真分析系统。成果已应用在我国实际电网中，有力保障了新能源发电的科学规划，提高新能源消纳能力；有效降低了新能源发电系统并网运行后带来的电网安全风险，减少停电损失，确保了电网安全稳定运行。成果应用以来，大规模风电和光伏脱网事故由2011年的8次到 2015年基本不再发生，仅此一项带来的间接经济效益达数亿元以上。成果经历了大量的工程实践考验，创造了巨大的间接经济效益。

2.主要效益

直接经济效益

项目成果广泛应用于我国 34 个省级及以上电网规划设计、调度运行及科研教学中，国内市场占有率超过 80%，已成为我国大规模新能源接入电网安全稳定分析、调频/调峰策略等研究的必备仿真手段，完成了疆电外送、甘肃风火打捆送出、西北电网大扰动试验、张北风光储基地等重大工 程应用。成果有力促进了我国电网仿真分析技术的进步，为研究大规模新能源并网特性，保障电网安全稳定运行与新能源高效消纳，提供了重要的技术支撑。项目近三年直接经济效益 1.3 亿元，社会效益显著。

社会效益与间接经济效益

成果保障了国家“促进清洁能源消纳”相关政策的深化实施和促进了社会经济发展。同时，本项目为我国培养了大量的电力系统仿真、分析研究人才，推动了新能源设备等相关电力设备产业发展，社会效益十分显著。

研究成果通过准确的仿真分析，促使运行人员及时发现新能源发电波动过程中电网的运行安全风险，制定调控措施，在源头上主动消除潜在的运行安全隐患，提高了电网持续运营能力和供电可靠性，减少停电损失，创造了巨大的间接经济效益。

三、技术要点

（关键技术描述，自主知识产权的设备、技术、产品、软件等）

建立了适于大电网机电暂态仿真的双馈、全变流风机标准化通用模型和参数拟合方法，提出了表征变频器低电压穿越控制外特性的简化模型及等效电压源接口方法，解决了机电暂态过程中风电机组仿真的准确性和数值稳定性问题。

分析确立了影响风电场等值准确性的主导因素，提出了基于低电压穿越控制策略和机组出力分布的风电场等值台数计算方法和确定原则，实现了大电网仿真中风电场的等值准确性、仿真快速性、工程实用性。

提出了考虑风速、光照、温度等资源变化及新能源场站空间分布的风电、光伏发电多时空特性模拟方法，建立了适合中长期动态仿真的风光储场站级功率和电压控制模型，为分析制定新能源并网后的电网调频、调峰、调压控制措施提供准确可靠的技术手段。

攻克了新能源自动分组并行计算技术，研发了大规模新能源并网全过程动态仿真分析系统，基于该系统提出了以平抑新能源发电引发联络线功率波动为目标的机组出力调控方法，制定了风电场无功补偿措施和风电场群无功分层协调控制策略，提升了大规模新能源接入电网的安全稳定调控水平。

四、应用前景

本项目建立了符合实际的新能源多时间尺度模型，有效提高了新能源场站的仿真精度，基于模型和软件制定的有功调控策略和无功分层协调控制策略可以显著提升张北地区新能源的消纳，提高北京电网的安全运行水平，降低停电风险，创造了巨大的间接经济效益。推广应用情况表明，项目研究成果丰富、实用性强、经济社会环保效益显著。随着我国新能源发电的迅速发展，以及国家“促进清洁能源消纳”相关政策的深化实施，项目推广应用前景十分广阔。