5800个工况、8万余次仿真计算,保障了张北柔直工程顺利投产和高质量服务北京冬奥会绿电供应;上百种方式、近500种交直流故障组合仿真分析,让白鹤滩的清洁电能7毫秒闪送至华东;150万千米线路、10万个三相节点,无数次精密计算和仿真试验保障国家电网骨干电网安全稳定运行……
这就是入选“2023年度央企十大国之重器”榜单的超大型电力系统电磁暂态仿真技术及平台。多年来,结合我国大电网发展实际,国家电网有限公司持续开展电力系统仿真技术原创性研究,研发超大型电力系统电磁暂态仿真平台,并推动仿真研究成果实现工程应用,全力支撑新型电力系统建设。
全电磁暂态仿真解决大电网精准分析世界难题
仲夏时节,位于北京市海淀区的国家电网仿真中心,一排排机柜有节奏地闪烁着灯光,超大型电力系统电磁暂态仿真平台正在全速运行。
平台前,国家电网仿真中心大电网电磁暂态仿真团队做好了软硬件最后的测试准备。国家电网公司各级调度计算分析人员立即协同开展电网迎峰度夏运行方式仿真分析,精准模拟大规模新能源基地接入和特高压交直流重点工程在故障扰动下的运行特性,制订保障大电网安全高效运行的控制策略。

国家电网仿真中心
电力系统这一最复杂的人造动态系统,通过仿真计算,可以分析、掌握电网特性,为系统运行提供决策支持。“像机电-电磁混合仿真、电磁暂态仿真,都是通过仿真手段来模拟电力系统运行特性,进而开展各种系统控制和故障模拟的试验和研究。”国家电网仿真中心副主任李亚楼说。
随着电力电子设备在现代电力系统中广泛应用,电力系统的规模和复杂程度也不断增加,传统的机电暂态仿真方法无法准确模拟这些含电力电子器件设备的响应和控制特性,支撑我国大电网安全运行的仿真分析面临“仿不了”“仿不准”“仿不快”的世界级难题。
如何仿真大规模实际电网?2015年,国家电网公司党组决定创新仿真分析工具,构建新一代仿真平台,全面提升电网安全稳定分析技术支撑能力。
同年,国家电网仿真中心成立。中国电科院依托国家863计划课题“高渗透率间歇性能源的区域电网关键技术研究和示范”,以及国家自然科学基金项目“基于超大规模集成电路(VLSI)的电磁暂态多时间尺度实时仿真计算研究”深入开展相关研究。经过多年技术攻关,研发团队取得了多项重大技术创新——
告别“仿不了”。研发团队将大电网仿真时间尺度由毫秒级变为微秒级,实现了含多回直流和高比例新能源的大规模电网的电磁暂态仿真,攻克了现代大电网“仿不了”难题。