自主化、规模化电磁暂态实时仿真平台助力新型电力系统建设

随着“双碳目标”能源战略和新型电力系统概念的提出，我国能源转型力度持续加大，逐步形成了大量新能源接入电力系统的局面。由于风能、太阳能等新能源与常规能源禀性差别很大，其并网发电系统具有显著不确定性、波动性和机械惯量缺失等特点。此外，高比例电力电子装备、新一代直流输电、多能互补的综合能源、大规模储能电站等因素使得新型电力系统组成要素愈加复杂，动态特性蕴含更多未知，造成系统规划设计、装备制造、系统集成和运行控制等都面临很大挑战。

在此背景下，规模化电磁暂态实时仿真平台对新型电力系统的问题认知、问题深化和问题解决具有不可替代的作用，自主开发大规模电磁暂态仿真平台并在实际场景中开展仿真实践非常紧迫，需要大力推进。

来源：北极星输配电网 作者：李庆生（贵州电网有限责任公司电网规划研究中心副总工程师，南方电网一级领军技术专家）

主要攻克方向和应用场景如下：

1）新型电力系统精细化动态模拟。人们对新型电力系统动态行为的认识还不够深入，无论是基础理论层面还是工程技术层面还处于广泛讨论、观点碰撞或局部示范试验阶段。然而，电力设施的新技术路线试错成本极高，不太可能对所有备选方案和技术选项都逐一示范。因此，开展大量深入的仿真研究是推进新型电力系统实施的必要手段。对于新型电力系统，需要深入开展仿真研究的领域包括：①新型电网体系结构研究；②新能源接入电网关键技术；③新能源电网保护与自动化技术；④源网荷储协同控制与优化调度；⑤新型配电网的电能质量分析与控制；⑥人工智能等新技术对新型电力系统的支撑。

2）新能源基地并网稳定性评估。大规模陆上及海上风电集中接入局部电网有可能引发次/超同步振荡、宽频谐波谐振等电网安全稳定性问题，需要对这些问题进行机理及应对策略分析。所以需要对包含多类型新能源装备的局部电网做精细化动模仿真测试。尤其百千台级风光机组电磁暂态详细建模与仿真仍是一个卡脖子难点。

3）新型电力系统软、硬件在环仿真。新能源及储能电站的电力电子变流器控制及保护策略是厂家核心机密，对外不公开。由于控保策略对装置外特性及其接入系统的响应特性有重要影响，故需要分析内部核心控保策略。需要将新能源及储能控制器实物或黑盒模型接入测试平台开展动模仿真，以对其多时间尺度动态响应特性进行精细化分析。软、硬件在环试验对仿真平台提出了更高要求。

4）超大规模储能电站的仿真。超大规模、超大机组的储能电站包含较多并联储能单元或者储能机组，吉瓦时级储能电站，需上百台机组并联。另外，储能变流器的控制策略正从电流源型向电压源型转变，控制策略趋于复杂化，故需要大量的储能变流器的控制装置接入测试平台，才能对实现对储能单机以及多机之间协调控制性能测试，进而实现超大规模、超大机组的储能电站的精细化仿真。

5）现代直流输电控制与保护测试。超/特高压直流输电系统应用于新能源基地外送的控制保护策略及其硬件在环试验对实时仿真平台硬件资源要求苛刻，既要对直流输电系统建模，又要对新能源基地建模，应用场景的复杂性对仿真平台要求更高。