5.7.4.微网关键技术研究与示范应用
(一)研究目的针对多类型分布式电源灵活接入，以及各种新型储能技术广泛应用的环境条件，开展微网关键技术的研究与示范应用，实现智能配电网在各种故障情况下或者特殊环境中的自愈恢复和孤岛运行能力。
(二)研究内容
研究包含各种分布式电源与储能系统的微网全过程数字仿真和动态物理模拟仿真方法及实验验证理论，构建物理模拟和数字仿真相结合的的综合仿真实验平台。
研究微网在雷电侵入等各种情况下的故障特征；研究微网内部电气元件及整体系统故障保护的配置原则、原理与技术；研究紧急情况下微网的自愈恢复、孤岛模式运行技术，研究多微网配电系统并网和协调控制的原理与技术；研究系统对分布式电源与微网的故障穿越技术要求；研究大电网事故后，微网进行黑启动的可能性与方法；研究微网自动联网检测及软并网技术。
研究含分布式电源、储能系统和微网的配电网潮流计算与暂态计算模型与方法。研究微网高渗透率下的大规模配电系统经济调度理论方法，开发微网能量优化管理系统，构建微网高渗透率下的配电系统综合能量管理支持平台。
研究海岛等特殊环境中微网系统的构建与运行技术。
(三)预期成效
1)构建物理模拟和数字仿真相结合的微网系统综合仿真方法体系和实验平台。
2)在大电网故障下，利用微网进行短时孤岛运行，提高供电可靠性。
3)针对海岛等特殊环境中，建成微网系统的示范应用。
6.科技创新平台
6.1.多时间尺度广域一体化仿真平台
(一)建设目标和任务南方电网多时间尺度广域一体化仿真平台是南方电网规划设计、调度运行和科学研究的重要工具。为了保证南方电网安全稳定经济可靠地运行,该仿真平台首先要为南方电网的各种动态设备建立足够精确的数学模型，以便准确地反映南方电网作为世界上最大的交直流混合输电系统在不同时间尺度上的动态特性；同时还需要利用分布式计算技术克服模型数据广域分布、异构性强等因素带来的仿真可信度差的弱点。此外，该仿真平台还应当充分利用最新的并行计算、通信技术实现对各种系统的实时和超实时仿真，达到在线实用化水平。在该平台的基础上，通过不断开拓针对南方电网需求的各种应用功能，逐步开发和形成南方电网自有的电力系统仿真体系。
南方电网多时间尺度广域一体化仿真平台的建设目标是最终建成以下三个重要的仿真子平台：
1)为规划分析、方式计算等服务的离线仿真平台。该仿真平台应当提供潮流计算、动态潮流计算、时域暂态仿真、小干扰稳定分析、基于故障扫描的动态安全分析等基本的电力系统模拟分析功能。从元件设备模型反映的动态过程看，应当包括电磁暂态、开关动态、机电暂态、准稳态和稳态等多个时间尺度。从计算准确性看，离线仿真平台应当利用数据整合技术，在南方电网统一数据的基础上实现对整个南方电网的无简化一体化仿真，降低由于模型参数维护不及时，数据时间不匹配，动态等值不准确等造成仿真结果不可信。从仿真工具的计算性能上看，离线应当充分利用并行计算技术、集群计算技术和现代通信技术，提高计算速度；通过结合自动分析技术，提高计算效率，减少工程技术人员的重复劳动，降低工作强度。
2)在线超实时安全保障仿真平台。该平台主要为调度运行和安全控制辅助决策服务。通过对运行状态数据的在线高速采集和以合格率最高为目标的先进状态估计筛选，结合离线参数的动态匹配，完成对系统的在线建模。通过各种计算模式的组合，如集中并行、分网并行和多任务并行等，实现对南方电网调度运行方式的多指标（如各种稳定指标）在线安全校核；通过引入更为快速的分析方法，解决快速性与精确度的矛盾，完成对电网的在线脆弱性评估、二三道防线措施的控制效果综合评估，实现两道防线间的协调，为最终构建三道防线相互配合的南方电网安全稳定综合防御体系提供分析决策工具。
3)考虑大功率电力电子器件动态特性的数字/物理动态混合仿真平台。
该平台可以考虑常规交流系统的机电暂态和柔性交流输电设备及直流输电变流器的开关动态过程，能够分析复杂交直流互联系统的安全稳定问题。为了提高仿真速度，混合仿真平台利用数字芯片模拟通用电力设备。
(二)建设方案
南方电网多时间尺度广域一体化仿真平台的建设应当在南方电网已经取得的成果基础上展开，主要的工作包括：
1)通过进一步推动全网各调度中心间的数据整合、离线和在线数据整合，建立基于WAMS和EMS且具备精确时标的实时和历史信息的数据管理系统，为仿真分析提供数据基础。
2)引入先进状态估计技术，提升状态估计的合格率和收敛性，同时将状态估计的计算时间降低一到两个数量级，为在线安全校核与紧急控制提供及时准确的基础断面数据。
3)开发新型智能控制设备、新能源、分布式储能装置、核电、直流换流站等电网设备的模型，实现仿真算法，完成程序开发。
4)开展对具有时变性质的系统元件的在线参数辨识，基于“随用随建”的思想，进行开放式、即插即用的智能电网建模，为提升仿真可信度扫清障碍。
5)通过引入并行计算、集群计算等先进计算技术，提高仿真的计算速度，使其满足在线应用的需要。
(三)主要研究方向
南方电网多时间尺度广域一体化仿真平台的主要研究方向可以分为平台建设相关关键技术研究以及在仿真平台基础上进行的应用研究。
平台建设相关技术研究内容包括：
1)南方电网交直流互联系统在线一体化仿真架构体系。研究南方电网在线一体化仿真的服务对象和组织形式；研究一体化仿真的目标范围和时间尺度；研究适应南方电网管理体系和电网特点的一体化仿真计算模型和计算模式。
2)服务于在线一体化仿真的在线建模和数据整合技术。针对具有很强随机性和时变性的电力设备，基于“随用随建”的思想研究在线实时建模技术；研究
解决数据分散异构问题的在线数据整合和共享技术。
3)基于先进计算机技术的超实时仿真技术。研究高维大时间尺度电力系统动态模型的高效求解算法；研究包含机电暂态和电磁暂态的超实时仿真技术。
4)在线仿真计算可信度的评估与模型校正技术。研究评估仿真正确性的综合指标；研究量化分析模型参数不确定性与仿真结果误差之间关系的具体方法；研究利用先进量测技术验证模型参数可信度和在线仿真结果正确性的方法。
5)研究通用电力元件的数字芯片模拟技术，研制基于FPGA的通用电力元件模块，可方便地构成各种电力设备模型（特别是可以模拟SVC、STATCOM、轻型直流等电力电子设备），通过模拟量和开关量接入实时数字/物理动态模拟仿真平台。研制通用FACTS模拟设备，既可以模拟SVC、STATCOM、轻型直流等电力电子设备，也可以作为放大器实现物理模拟设备与数字模拟设备的接口。
6)研究基于RTDS与并行数字计算机以及模拟其他元件/设备的数字处理模块的接口技术，并开发相应算法。完成实时数字/物理动态模拟仿真平台的总体设计和实施。
基于仿真平台的应用研究包括：
1)研究多级调度联合仿真培训技术及相关标准规范，研究事件响应快速仿真决策，研究变电站内二次回路、开关刀闸以及各种测控保护装置的故障和仿真；研究变电站典型故障及其处理方案。研究调度与变电站（集控站）联合培训仿真方法，实现调度与变电站（集控中心）的联合培训仿真。研究计及极端外部气象灾害的调度员培训仿真技术。
2)实现特高压大电网多级调度一体化培训仿真，开发智能电网全景全维度培训仿真平台，实现网、省、地、县、变电站/集控站多级联合仿真培训及反事故演习功能，实现外部气象灾害下的仿真培训教案自动生成。
