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国产自主风光新能源场站全拓扑实时仿真工具

2022-09-21 09:38来源:北极星风力发电网作者:陈巨龙关键词:风电仿真软件贵州电网新型电力系统收藏点赞

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能源转型背景下,新型电力系统中高可再生能源占比和高比例电力电子设备接入引起的“双高”特征将深刻改变电网形态和运行特性,对仿真理论研究和先进仿真工具研发提出了新的需求。新型电力系统的主要技术特征和动态行为均是由风电场和光伏电站起主导作用,为细致研究风电场和光伏电站的动态特性和稳定控制,在建模仿真时需要对全部新能源机组建模,反映新能源场站的内部全拓扑,而不能采用等值处理。

现有的新型电力系统仿真工具有以下瓶颈:一是高不确定性,主要体现在电源出力随机、多运行状态交织、保护事件频发等方面;二是实时仿真规模,主要体现在电源数量种类多、分布式节点多等方面;三是建模复杂度,主要体现在混合仿真模型、实时仿真算法以及软硬件适配等方面。为了能更准确地反映新能源场站的实际特点,有必要开发风光新能源场站全拓扑实时仿真工具。

目前,国内还没有满足风光新能源场站全拓扑的实时仿真工具,该领域权威的产品仅有国外的RTDS和RTLAB。若采用这两款产品实现大规模新能源场站全拓扑电磁暂态仿真也是非常困难的。以满足300台风机、5000节点风电场仿真需求为例近估算,RT-LAB需要上百个核心的授权,投资规模可能达到数千万元。为了满足我国新型电力系统建设、生产和运行控制的需要,需要面向实际场景和实际需要,自主开发全电磁暂态风光新能源场站的全拓扑实时仿真工具,从而支撑新型电力系统规划、建设、生产和科研服务。

主要攻克方向和应用场景如下:

1)新型电力系统风光新能源场站全拓扑场景实时仿真工具功能与架构设计研究,具体包括实时仿真工具功能设计与软硬件配置、实时仿真工具硬件架构、实时仿真工具的软件架构研究。

2)实时仿真工具图形化仿真软件及硬件开发,具体包括图形化仿真建模工具,实现风光储等新能源一次及其站控、下垂、保护等二次系统的综合建模;新能源场站采集、控制等信息通信过程建模与信息物理混合仿真的实现方法;研究电磁暂态仿真计算的解耦方法,实现以共享内存为核心的多核并行解算;电力电子器件高精度、高性能的小步长仿真模型,及其电力电子器件模型在FPGA中的实现技术。

3)实时仿真工具接入风光控制器等第三方模型联合仿真技术研究,具体包括半实物硬件在环仿真的实时信息接口技术。第三方外部仿真装置的接入与联立仿真技术;新能源厂站控制器的自定义建模技术;将第三方封装模型嵌入整体模型进行联合仿真的技术。

4)实时仿真自动化测试等二次开发接口技术研究,具体包括基于图模库一体化的人机界面与测试结果智能分析工具;实时仿真二次开发接口及API技术研究;自动化测试的实现技术及其测试报告的智能生成技术。

来源:北极星风力发电网 作者:陈巨龙(贵州电网有限责任公司电网规划研究中心)


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