北极星智能电网在线讯:随着能源结构加速转型，新能源发电、直流输电、微电网、虚拟电厂等技术加快发展。在建设新型电力系统的过程中，电网企业面临大规模新能源电源接入、直流馈入落点增多、多品类能源集中交互耦合日益深化等新形势新变化，需要寻求有效方法应对电网宽频振荡、系统惯量不足等新挑战，更有力地保障电网安全稳定运行。
在新能源发电装机占比日益升高的用电大省浙江，国网浙江省电力有限公司建成覆盖省市县三级的全电压宽频段数字实时仿真平台，通过超高保真度仿真技术超前谋划电网运行策略、积极应对挑战，提升电网安全稳定水平。
能源转型 仿真技术大有可为
数据显示，浙江风电、光伏发电装机已超5500万千瓦，新能源成为省内第一大电源。目前浙江在建和建成的特高压直流输电通道共4条，未来将规划建设第5条。交直流混联大电网建设和海量新能源电源接入增加了宽频振荡发生的可能性。而遍布城乡和工业园区的新型负荷广泛接入也让电网运行形态愈加复杂。
为了应对一系列复杂变量带来的挑战，国网浙江电力基于国产化大型电力系统电磁暂态仿真平台，联合高校共同开发全电压宽频段数字实时仿真平台，打造全电磁实时仿真体系，动态分析、高效认知电网运行特性，辅助精准制订控制策略，为新型电力系统建设提供浙江方案。
2月5日，浙江光伏发电最大出力达2534万千瓦，占当时全社会用电负荷的56.4%，光伏电量消纳给电网安全稳定运行带来挑战。国网浙江电力开展电磁暂态仿真计算，提前发现潜在风险点，采取了相应预防措施。“我们借助全电压宽频段数字实时仿真技术超短时间尺度、超高保真度的仿真能力，模拟从高压到低压、从直流到交流的电网运行状态，进而优化电网规划，提升电网安全稳定水平。”浙江电力经济技术研究院四级专家但扬清博士介绍。
据了解，全电压宽频段数字实时仿真技术借助高性能计算资源和先进仿真算法，对电网中的各种元件和控制系统进行精细建模，能够模拟电网在不同工况下的运行情况，涵盖正常运行、故障状态等。这项技术可用于新型电力系统安全稳定性、电能质量分析和主动支撑、构网型新技术研究等，为电网优化设计、故障分析和稳定运行提供强大工具支撑。
三级一体 打造全域仿真生态圈
2023年12月，国网浙江电力建成全国首个省域电磁暂态仿真实验室，将电力系统仿真分析提升至微秒级超精细水平，并建成全国首个省市县一体化全电压宽频段数字实时仿真平台，打造三级穿透的全域仿真生态圈，开展浙江全域全电压宽频带电磁暂态仿真计算，研究新型电力系统安全与保供领域热点问题。该平台构建了从特高压到低压配网、从交流到直流的全息数字孪生电网，能在虚拟世界预演千万种电网运行可能场景。
“这就像给电网装上CT机，不仅能透视每个‘细胞’的运行状态，还能预测未来健康风险。”但扬清说。全电压宽频段数字实时仿真技术采用多层级解耦与分布式并行计算，可精准捕捉电力电子器件微秒级动作特性。
“省-市-县”三级穿透式仿真体系让仿真技术应用从主网延伸到配电网。在省级层面，国网浙江电力建立220千伏及以上电网全电磁暂态模型，开展新增馈入直流安全稳定校核、220千伏新能源接入宽频带风险分析和电能质量治理研究，以及重大工程规划，辅助海上风电等项目接入系统方案决策，为每条特高压通道、每座新能源场站定制安全校核方案。在舟山薄刀咀12万千瓦光伏发电接入方案验证中，全电压宽频段数字实时仿真平台成功预警新能源电力经柔性直流孤岛送出时潜在的功率振荡风险，辅助沈家湾—蓬莱第二回交流线路规划方案制订，有效避免了潜在风险。
在地市层面，国网浙江电力通过全电压宽频段数字实时仿真平台构建110千伏及以下配电网全电磁实时仿真场景，开展大规模新能源电源接入下配电网电压、电能质量、线损等多维度影响分析。在衢州，仿真平台实时模拟光伏发电、储能、用电负荷动态，精准调动各类资源，助力山区分布式光伏电量高效消纳。
县域应用更显技术“绣花功夫”。在宁波前湾新区数字经济产业园内，仿真平台为精密制造企业量身定制“6200千瓦光伏+1260千瓦储能”能源方案，不仅提高了能源利用效率，还增强了园区应对设备故障等突发状况的能力。
三级穿透式仿真体系通过多场景、高精度的运算模拟，为新型电力系统建设中可能遇到的问题开出“治未病”良方，提升规划科学性和系统安全水平。
引入人工智能算法 仿真分析更精准
随着电力系统复杂性持续增加以及人工智能（AI）技术的日益成熟，将电网仿真、新能源发电预测技术等与AI技术相结合，成为一大趋势。
国网浙江电力正加快电磁暂态仿真实验室建设，为高精度、大规模仿真寻求强大的计算能力和先进的算法支持，加强产学研合作，建立完善的人才培养体系，提高从业人员的专业技能。
基于深度强化学习的仿真优化系统，能自动生成数千种故障场景并推荐最优处置策略。通过引入AI算法，仿真平台有望自动识别电网中的异常行为，预测潜在故障，并提供优化控制策略。机器学习可通过历史数据训练，考虑更多实时变量因素，更准确预测新能源发电功率，更精准辨识高稳定性的系统运行方式。
未来，电网仿真与上游的AI算法服务业及下游的智能设备制造业将双向融合，在多个层面推动电力装备产业协同发展，助力培育全供应链新质生产力。
在浙江，从特高压大电网到工业园区微电网，仿真技术正重塑电网规划方式，让“沙戈荒”的光伏发电、海上风电、山区水电无缝融入配电网，助力构建新型能源体系。
