大規模新能源接入電網的全過程仿真建模關鍵技術及應用檢視原始碼討論檢視歷史

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大規模新能源接入電網的全過程仿真建模關鍵技術及應用新能源發電高度依賴外部氣象條件，間歇性、波動性強，近年來，我國發生了數十次新能源電站大規模脫網事故，導致電網功率發生大幅波動，大規模新能源併網對電網規劃運行帶來嚴峻挑戰。

一、背景

新能源仿真建模是研究和解決新能源跨區輸送消納、保障電網運行安全的基礎手段，原有的新能源仿真模型和軟件主要面臨4個問題：①新能源廠家和機型眾多，建立統一的通用模型比較困難； ②新能源場站機組數量多、空間分布範圍廣，兼顧仿真準確性和實用性的場站等值方法十分困難；③新能源複雜的間歇性和波動性對電網中長期過程的頻率穩定、電壓穩定等影響嚴重，需綜合考慮 時間、空間、運行工況等諸多因素，耦合度高，模擬困難；④新能源跨省跨區消納、直流送出，帶來的新能源脫網、電壓和頻率穩定問題嚴重，研究相應的協調控制策略，高度依賴計算準、規模大、效率高的仿真分析工具，研發難度大。

二、應用案例

1.項目概述

本項目為大規模新能源接入電網的規劃、運行提供了準確的仿真模型，以及可靠實用的大規模新能源併網全過程動態仿真分析系統。成果已應用在我國實際電網中，有力保障了新能源發電的科學規劃，提高新能源消納能力；有效降低了新能源發電系統併網運行後帶來的電網安全風險，減少停電損失，確保了電網安全穩定運行。成果應用以來，大規模風電和光伏脫網事故由2011年的8次到 2015年基本不再發生，僅此一項帶來的間接經濟效益達數億元以上。成果經歷了大量的工程實踐考驗，創造了巨大的間接經濟效益。

2.主要效益

直接經濟效益

項目成果廣泛應用於我國 34 個省級及以上電網規劃設計、調度運行及科研教學中，國內市場占有率超過 80%，已成為我國大規模新能源接入電網安全穩定分析、調頻/調峰策略等研究的必備仿真手段，完成了疆電外送、甘肅風火打捆送出、西北電網大擾動試驗、張北風光儲基地等重大工 程應用。成果有力促進了我國電網仿真分析技術的進步，為研究大規模新能源併網特性，保障電網安全穩定運行與新能源高效消納，提供了重要的技術支撐。項目近三年直接經濟效益 1.3 億元，社會效益顯著。

社會效益與間接經濟效益

成果保障了國家「促進清潔能源消納」相關政策的深化實施和促進了社會經濟發展。同時，本項目為我國培養了大量的電力系統仿真、分析研究人才，推動了新能源設備等相關電力設備產業發展，社會效益十分顯著。

研究成果通過準確的仿真分析，促使運行人員及時發現新能源發電波動過程中電網的運行安全風險，制定調控措施，在源頭上主動消除潛在的運行安全隱患，提高了電網持續運營能力和供電可靠性，減少停電損失，創造了巨大的間接經濟效益。

三、技術要點

（關鍵技術描述，自主知識產權的設備、技術、產品、軟件等）

建立了適於大電網機電暫態仿真的雙饋、全變流風機標準化通用模型和參數擬合方法，提出了表徵變頻器低電壓穿越控制外特性的簡化模型及等效電壓源接口方法，解決了機電暫態過程中風電機組仿真的準確性和數值穩定性問題。

分析確立了影響風電場等值準確性的主導因素，提出了基於低電壓穿越控制策略和機組出力分布的風電場等值台數計算方法和確定原則，實現了大電網仿真中風電場的等值準確性、仿真快速性、工程實用性。

提出了考慮風速、光照、溫度等資源變化及新能源場站空間分布的風電、光伏發電多時空特性模擬方法，建立了適合中長期動態仿真的風光儲場站級功率和電壓控制模型，為分析制定新能源併網後的電網調頻、調峰、調壓控制措施提供準確可靠的技術手段。

攻克了新能源自動分組並行計算技術，研發了大規模新能源併網全過程動態仿真分析系統，基於該系統提出了以平抑新能源發電引發聯絡線功率波動為目標的機組出力調控方法，制定了風電場無功補償措施和風電場群無功分層協調控制策略，提升了大規模新能源接入電網的安全穩定調控水平。

四、應用前景

本項目建立了符合實際的新能源多時間尺度模型，有效提高了新能源場站的仿真精度，基於模型和軟件制定的有功調控策略和無功分層協調控制策略可以顯著提升張北地區新能源的消納，提高北京電網的安全運行水平，降低停電風險，創造了巨大的間接經濟效益。推廣應用情況表明，項目研究成果豐富、實用性強、經濟社會環保效益顯著。隨着我國新能源發電的迅速發展，以及國家「促進清潔能源消納」相關政策的深化實施，項目推廣應用前景十分廣闊。