我國電網(wǎng)跨區(qū)交直流輸送功率越來越高，交直流連鎖反應(yīng)范圍越來越廣。“十三五”期間，國家電網(wǎng)將分批建設(shè)“五交八直”、“十交兩直”特高壓工程和特高壓網(wǎng)架加強(qiáng)完善工程，特高壓交直流電網(wǎng)運(yùn)行也越來越需要更加強(qiáng)大的新一代仿真技術(shù)支撐。

日前，第五屆電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真技術(shù)會(huì)議在武漢召開，中國電科院國家電網(wǎng)仿真中心總工程師李亞樓指出，該院電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真（英文縮寫ADPSS）研發(fā)團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了全球首個(gè)新一代特高壓交流電網(wǎng)仿真平臺(tái)建設(shè)任務(wù)，正在研發(fā)世界最先進(jìn)電力系統(tǒng)仿真技術(shù)。

新形勢下亟需研發(fā)新一代仿真平臺(tái)

“電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)是由我院研發(fā)的基于高性能計(jì)算機(jī)機(jī)群的全數(shù)字仿真系統(tǒng)。”中國電科院系統(tǒng)所業(yè)務(wù)部主任何聯(lián)初介紹，“這一系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)并行技術(shù)對(duì)計(jì)算任務(wù)進(jìn)行分解，并對(duì)進(jìn)程進(jìn)行實(shí)時(shí)和同步控制，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)和超實(shí)時(shí)仿真以及外接物理裝置試驗(yàn)。”從無到有，從追趕國外到引領(lǐng)技術(shù)方向，中國電科院開發(fā)該系統(tǒng)歷時(shí)10年，獲得國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

該技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，在省級(jí)電力公司的應(yīng)用覆蓋率超過85%，并中標(biāo)葡萄牙電網(wǎng)研發(fā)中心仿真實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目。

然而隨著國家特高壓交直流互聯(lián)電網(wǎng)建設(shè)，大容量遠(yuǎn)距離輸電工程陸續(xù)投運(yùn)，大電網(wǎng)運(yùn)行特性日趨復(fù)雜。資料顯示，2015年，我國跨區(qū)輸電能力合計(jì)達(dá)6066萬千瓦，單回直流最大輸送功率已達(dá)800萬千瓦。

“特高壓電網(wǎng)系統(tǒng)工程上運(yùn)行控制特性發(fā)生了變化，呈現(xiàn)出連鎖反應(yīng)沖擊大、范圍廣、設(shè)防困難等新特性，原來的機(jī)電暫態(tài)和電磁暫態(tài)仿真技術(shù)不適應(yīng)現(xiàn)在電網(wǎng)發(fā)展的要求，必須提升大電網(wǎng)仿真分析能力。”李亞樓說，“世界上只有中國有如此大規(guī)模特高壓系統(tǒng)，沒有現(xiàn)成的技術(shù)解決這一問題，必須創(chuàng)新研發(fā)新一代仿真平臺(tái)，對(duì)電網(wǎng)特性進(jìn)行全面、深入、高效的分析，提高大電網(wǎng)認(rèn)知水平和運(yùn)行管控能力。”

自主創(chuàng)新研發(fā)數(shù)模、數(shù)字混合仿真技術(shù)

去年8月，國網(wǎng)公司黨組通過新一代仿真平臺(tái)建設(shè)方案，正式啟動(dòng)建設(shè)工作，成立了領(lǐng)導(dǎo)小組，中國電科院承擔(dān)具體建設(shè)任務(wù)。

新一代仿真平臺(tái)算法技術(shù)更先進(jìn)，將原來單一機(jī)電暫態(tài)和電磁暫態(tài)算法改為數(shù)模、數(shù)字混合算法，擴(kuò)大仿真規(guī)模，采用超級(jí)計(jì)算技術(shù)提升仿真　  效率。

李亞樓介紹，新一代仿真平臺(tái)包含數(shù)模混合仿真和數(shù)字混合仿真兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室。數(shù)模混合仿真實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行精確仿真和研究，并成為數(shù)字仿真的校準(zhǔn)系統(tǒng)。數(shù)字混合仿真實(shí)驗(yàn)室將采用機(jī)電—電磁數(shù)字混合仿真技術(shù)，制定電網(wǎng)控制策略，采用超級(jí)計(jì)算、高速網(wǎng)絡(luò)等通信技術(shù)，理論計(jì)算峰值超過800萬億次。

兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室建成后，將在現(xiàn)有“三華+兩北”聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建模基礎(chǔ)上，以直流多落點(diǎn)地區(qū)為中心，在2018年前，分階段實(shí)現(xiàn)國家電網(wǎng)主網(wǎng)架及所有在運(yùn)直流的精確仿真。

為保障新一代仿真平臺(tái)建設(shè)任務(wù)按期完成，中國電科院組建了國家電網(wǎng)仿真中心，設(shè)立數(shù)?；旌戏抡?、數(shù)字混合仿真、軟件和數(shù)據(jù)管理4各業(yè)務(wù)部門。該中心責(zé)任到人，制定計(jì)劃，確定了43項(xiàng)建設(shè)任務(wù)、26項(xiàng)科研攻關(guān)任務(wù)。

加強(qiáng)合作探索仿真平臺(tái)服務(wù)新模式

“新一代仿真平臺(tái)研發(fā)任務(wù)多、工作量大，目前仿真中心人力資源遠(yuǎn)不能滿足開發(fā)需求。第五屆電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真技術(shù)會(huì)正是在加快建設(shè)仿真平臺(tái)時(shí)期召開的一次重要會(huì)議，100多位來自全國各地的專家和企業(yè)代表參會(huì)。”何聯(lián)初說，“舉辦會(huì)議的目的就是構(gòu)建一個(gè)實(shí)時(shí)仿真技術(shù)交流和互動(dòng)的平臺(tái)，謀劃今年和來年的科研和項(xiàng)目工作，推動(dòng)ADPSS仿真技術(shù)不斷發(fā)展。”他指出，由新一代仿真平臺(tái)建設(shè)需求引導(dǎo)，2016年中國電科院將更加關(guān)注大規(guī)模交直流混合電網(wǎng)仿真、大規(guī)模電磁暫態(tài)并行仿真、常規(guī)直流和柔性直流輸電技術(shù)建模及仿真、數(shù)?；旌戏抡嬖囼?yàn)等技術(shù)方向，并推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用工作。

第五屆電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真技術(shù)會(huì)上，數(shù)十位專家做了關(guān)于ADPSS實(shí)時(shí)仿真技術(shù)及其應(yīng)用的報(bào)告，引起與會(huì)者熱烈討論。河北電科院、寧夏電科院、云南電科院等眾多與會(huì)單位均表示，將進(jìn)一步加強(qiáng)和中國電科院的合作，在仿真新技術(shù)研究和應(yīng)用方面進(jìn)行新的探索。

國家電網(wǎng)仿真中心數(shù)字混合仿真室主任張星介紹，仿真平臺(tái)建成后，將納入國網(wǎng)公司電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行計(jì)算分析的工作流程，國分調(diào)、省調(diào)與電科院仿真中心組成緊密的工作團(tuán)隊(duì)，共同利用新一代仿真平臺(tái)完成電網(wǎng)方式計(jì)算分析、事故分析等方面工作，提高對(duì)電力系統(tǒng)的認(rèn)知水平和運(yùn)行管控能力，為構(gòu)建我國特高壓交直流電網(wǎng)乃至全球能源互聯(lián)網(wǎng)提供更有力的支撐。