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高比例新能源接入的源网荷储联合仿真试验平台建设及应用

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成果主要完成人

古庭赟、范 强、文贤馗、张后谊、桂军国、徐梅梅、顾 威、李博文、毛钧毅、冯起辉

项目概况

随着贵州电网新能源占比逐年增加,大量电力电子设备的引入电网,传统的电网分析与仿真方法无法刻画当前及未来电网的物理特性,主要表现在:1、传统省级和地区电网独立的方式计算和故障分析缺乏新能源精细模型,难以满足现有电网仿真分析的需求;2、大量新能源详细模型接入后,仿真模型阶数过高,仿真时间过长;3、传统仿真平台仅考虑常规能源与电网的耦合,无法开展新能源故障后事故反演分析;4、新能源接入后,原有的电网二、三防线策略未考虑新能源接入后对电网特性的影响。 为解决以上问题,本项目的主要创新新成果如下: 1、提出了一种基于同时段有功功率分群指标的最优聚类数的新能源机群划分方法,建成了贵州电网110kV及以上电力系统元件模型及参数的基础数据库,基于现场实测高低电压穿越波形,搭建了新能源实测机电暂态模型,为开展新能源入网稳定性分析,各类仿真计算、试验分析提供了基础保障。 2、提出一种基于单机等值与选择模态分析的新能源等值聚合建模方法,有效解决了大规模新能源仿真过程中模型阶数过大,计算效率低下的问题,利用选择模态分析的方法对新能源降阶分析,搭建了含贵州110kV及以上新能源模型的电网基础模型库,提高了计算效率20%,为开展新能源接入安全稳定分析提供了保障。 3、构建了含高比例电力电子器件的源网荷储一体化仿真平台,实现风电、光伏、储能系统控制模块的接入,在110kV电网模型基础上构建了大规模新能源接入后一体化仿真平台,实现新能源联合数字仿真,具备多种通信协议的物理接口装置,可实现新能源和可调节资源等模块的有机结合,提高了联合仿真的置信度,具备了高比例电力电子化电网源网荷储一体化仿真计算功能。 4、提出了基于数模自动测试装置的新能源保护控制装置的闭环试验方法,实现了新能源接入后二、三道防线策略的闭环测试,提升了新能源事故情况下的反演仿真分析能力,保证新能源接入的安全稳定运行。采用FPGA和CPU的并行异构仿真方法,通过数模自动测试装置连接新能源保护控制装置,实现了新能源发电系统与保护控制装置在大时间尺度与小时间尺度的联合实时仿真。 项目共授权发明专利9项、实用新型专利1项、软件著作权8项;发表论文14篇(SCI/EI收录5篇);发布贵州电网标准3项。项目成果在贵州省电科院、贵州省创星电力科学研究院进行了推广应用,近两年获得经济效益约679.28万元,支撑电网的安全稳定运行。