基于計算機(jī)仿真技術(shù)的新能源場站級建模

新能源行業(yè)作為國際化競爭的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，其如今的發(fā)展模式已與信息化、科技化進(jìn)行了深度融合，利用計算機(jī)技術(shù)助力新能源創(chuàng)新已成為一道重要的行業(yè)課題。由中國電力出版社出版、國家電力調(diào)度控制中心編著的《新能源仿真建模與安全穩(wěn)定計算》一書，對新能源模型及國產(chǎn)機(jī)電仿真軟件中新能源模型使用方法、新能源模型參數(shù)擬合、新能源模型參數(shù)選取、電網(wǎng)各類穩(wěn)定問題的仿真計算思路與操作步驟、新能源模型參數(shù)優(yōu)化計算等方面進(jìn)行了深入探討，為新能源場站級建模及大規(guī)模新能源接入電網(wǎng)的仿真計算規(guī)范化提供了具體可行的方案指導(dǎo)。

新能源場站是集光伏發(fā)電、電化學(xué)儲能、充電樁、新能源汽車檢測、加氫站等多種功能為一體的新能源綜合利用項(xiàng)目。新能源場站建模能夠利用計算機(jī)技術(shù)對實(shí)踐中的新能源場站進(jìn)行動態(tài)仿真分析，對以往未使用的新能源實(shí)測參數(shù)的仿真結(jié)論進(jìn)行修正，助力決策，為新能源轉(zhuǎn)型提供支撐。目前，中國光伏、風(fēng)電等新能源發(fā)電的裝機(jī)容量呈高速增長態(tài)勢，大規(guī)模、高比例的新能源接入電網(wǎng)會對電網(wǎng)運(yùn)行中的頻率、電壓、暫態(tài)、動態(tài)等產(chǎn)生影響，甚至已成為電網(wǎng)穩(wěn)定性的主要影響因素，導(dǎo)致高比例遠(yuǎn)距離大范圍輸送新能源電力時的危險系數(shù)不斷提高，使電網(wǎng)安全運(yùn)行和新能源消納之間的矛盾日益突出。而新能源場站級建模技術(shù)不僅能解決不同工況下建模復(fù)雜性高、模型參數(shù)辨識不確定性大等技術(shù)性難題，還能通過結(jié)合現(xiàn)場實(shí)測進(jìn)行新能源場站仿真參數(shù)擬合，破解潛在風(fēng)險，滿足現(xiàn)實(shí)中電網(wǎng)的穩(wěn)定性分析、事故反演等新能源行業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行中的一系列實(shí)際需求。

新能源發(fā)電系統(tǒng)具有復(fù)雜性、動態(tài)性、多時間尺度等特點(diǎn)，需要分層次研究分析，根據(jù)應(yīng)用需求選擇相應(yīng)時間尺度的分析模型，基于PSASP、PSD-BPA軟件研發(fā)的新能源模型在機(jī)電暫態(tài)特性仿真分析上具有很好的應(yīng)用前景，新能源場站建模仿真的準(zhǔn)確度決定了其應(yīng)用的廣度和深度，要達(dá)到當(dāng)前電網(wǎng)仿真中對新能源并網(wǎng)特性分析的標(biāo)準(zhǔn)和要求，需要不斷改進(jìn)和提升模型。在整體模型結(jié)構(gòu)中，包含正常運(yùn)行控制和電壓穿越控制的變流器控制程序?qū)簯B(tài)響應(yīng)的影響較為顯著，尤其是在電壓穿越控制環(huán)節(jié)。因此，在仿真分析中應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注和提升。

基于計算機(jī)仿真技術(shù)的新能源場站建模一般包括3個步驟：

1）參數(shù)的選取。要實(shí)時觀測新能源機(jī)組單機(jī)高低穿越暫態(tài)特性的相關(guān)數(shù)據(jù)，這一步是新能源精確化建模的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。通常，現(xiàn)場整機(jī)實(shí)測數(shù)據(jù)在復(fù)雜的電網(wǎng)環(huán)境和機(jī)組運(yùn)行工況中的獲取存在著諸多困難，而通過計算機(jī)半實(shí)物仿真技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)抓取既經(jīng)濟(jì)又高效，其亞微秒級的實(shí)時仿真可獲取機(jī)組的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)響應(yīng)特性，能滿足不同環(huán)境下的實(shí)測數(shù)據(jù)需求，為新能源發(fā)電機(jī)組及無功補(bǔ)償裝置建模與驗(yàn)證提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2）參數(shù)的辨識。通過建立模型，辨識關(guān)鍵控制參數(shù)，這是新能源場站利用計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行精確化建模的核心工作。場站級模型需要辨識多個不同的模型參數(shù)，根據(jù)故障穿越全過程中的電氣特性劃分典型區(qū)段，依次提煉各階段的主導(dǎo)作用因素并進(jìn)行分區(qū)段識別，這種新能源機(jī)組參數(shù)智能辨識方法能夠完成關(guān)鍵參數(shù)的高效辨識。

3）偏差校正。即對模型的仿真精度進(jìn)行校驗(yàn)。利用計算機(jī)控制系統(tǒng)檢測機(jī)組暫態(tài)運(yùn)行的特性，保障新能源精確化建模工作的正常開展，以計算機(jī)半實(shí)物仿真裝置實(shí)測數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)對單機(jī)暫態(tài)模型準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證，計算被測對象與標(biāo)準(zhǔn)的偏差數(shù)據(jù)，不斷調(diào)整參數(shù)，從而減小誤差，以滿足標(biāo)準(zhǔn)和要求。

總體而言，《新能源仿真建模與安全穩(wěn)定計算》一書在計算機(jī)仿真技術(shù)中的新能源模型介紹、參數(shù)選取、場站建模、無功補(bǔ)償?shù)确矫鏄?gòu)建了完整的知識體系，為仿真過程規(guī)范化和大規(guī)模新能源接入電網(wǎng)的機(jī)電暫態(tài)仿真提供了有效指導(dǎo)，可供從事新能源發(fā)電行業(yè)的人員和電力系統(tǒng)設(shè)計、規(guī)劃、調(diào)度、研究方面的專業(yè)學(xué)生參考、學(xué)習(xí)。

[作者：國家電力調(diào)度控制中心

書名：新能源仿真建模與安全穩(wěn)定計算

出版社：中國電力出版社

ISBN：9787519859480

出版時間：2021年12月1日