電力系統(tǒng)仿真分析技術(shù)的發(fā)展趨勢

張　輝大唐七臺(tái)河發(fā)電有限責(zé)任公司

電力系統(tǒng)仿真分析技術(shù)的發(fā)展趨勢

張輝
大唐七臺(tái)河發(fā)電有限責(zé)任公司

為了加快我國電力系統(tǒng)現(xiàn)代化建設(shè)，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)優(yōu)勢，提升電力服務(wù)質(zhì)量，進(jìn)行計(jì)算機(jī)技術(shù)的深入的分析和判斷，明確信息技術(shù)等在電力系統(tǒng)未來發(fā)展的主要方向。因此，本文筆者從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算模式、計(jì)算數(shù)學(xué)的等方面進(jìn)行了電力系統(tǒng)仿真分析技術(shù)的探討和預(yù)測，進(jìn)一步加快智能電網(wǎng)建設(shè)，提升電力系統(tǒng)仿真分析技術(shù)的快速性、準(zhǔn)確性和靈活性。

智能電網(wǎng)；計(jì)算技術(shù)；電力系統(tǒng)

前言

電力系統(tǒng)仿真分析是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和調(diào)度運(yùn)行的基礎(chǔ)，涵蓋的范圍非常廣泛，包括從穩(wěn)態(tài)分析、動(dòng)態(tài)分析到暫態(tài)分析的各個(gè)方面。而為了更好的順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速增長，我們有必要做好現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用研究工作，努力開發(fā)新型可再生電能資源，提升現(xiàn)代化電力系統(tǒng)建設(shè)，完成能源變革，創(chuàng)建新時(shí)代智能電網(wǎng)。本文筆者結(jié)合個(gè)人實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)參考文獻(xiàn)，依據(jù)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通信等技術(shù)當(dāng)前和未來可能的發(fā)展，探討和預(yù)測了新的先進(jìn)計(jì)算技術(shù)（如云計(jì)算等）及其在電力系統(tǒng)仿真分析中的應(yīng)用，以期為進(jìn)一步提升電力系統(tǒng)仿真分析技術(shù)的快速性、準(zhǔn)確性和靈活性做有益的參考與借鑒。

1.電力仿真分析技術(shù)的應(yīng)用的意義

隨著時(shí)代的變遷、社會(huì)的發(fā)展，能源已經(jīng)成為現(xiàn)今人們所關(guān)注的問題。由于長期不斷的開采和使用，化石能源急劇減少，其很可能在未來的某一天用無可用，因此，新能源開發(fā)已經(jīng)成為世界發(fā)展中的重要舉措，成為各國發(fā)展的主要限制因素，在這種世界能源變革的整體形勢影響下，電力能源開發(fā)也將成為未來一段時(shí)間內(nèi)電網(wǎng)研究的主要課題，是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步的電網(wǎng)新使命。

電力系統(tǒng)仿真分析技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用十分廣泛，它是電力系統(tǒng)整體規(guī)劃設(shè)計(jì)、調(diào)度運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。該技術(shù)涉及到了動(dòng)態(tài)分析、穩(wěn)態(tài)分析和暫態(tài)分析等各個(gè)方面，極大了提升了仿真的快速性、準(zhǔn)確性和靈活性等內(nèi)容，其主要表現(xiàn)在以下幾方面：

實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)仿真計(jì)算規(guī)模擴(kuò)大化。仿真分析技術(shù)的應(yīng)用極大的提升了電網(wǎng)仿真計(jì)算的速度和質(zhì)量，該技術(shù)還能夠?yàn)殡娋W(wǎng)工作的開展提供有力的數(shù)據(jù)支持，仿真數(shù)據(jù)還具有很強(qiáng)的靈活性，可自行根據(jù)情況進(jìn)行仿真數(shù)據(jù)粗細(xì)的調(diào)整。

仿真分析技術(shù)的應(yīng)用可提升了仿真計(jì)算的速度和準(zhǔn)確性，是加快我國電網(wǎng)整體運(yùn)行控制的一種有效的技術(shù)措施和手段。

仿真計(jì)算應(yīng)當(dāng)具備更加全面豐富的功能，能夠更好的適應(yīng)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等領(lǐng)域的發(fā)展。仿真計(jì)算還應(yīng)具備較高的靈活性，才能夠更好的適應(yīng)現(xiàn)代化智能電網(wǎng)的發(fā)展變化，滿足日新月異的設(shè)備和原件建設(shè)需求。

2.電力系統(tǒng)仿真分析技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

為了加深對仿真分析技術(shù)的了解，全面推動(dòng)仿真分析技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用，下面我們就電力系統(tǒng)仿真技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行簡要分析論述。

2.1電力系統(tǒng)仿真技術(shù)簡要概述

電力系統(tǒng)仿真分析技術(shù)大致可分為電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真、數(shù)字仿真分析方法、電力系統(tǒng)建模以及電力系統(tǒng)在線仿真分析幾種，具體來說仿真分析方法就是各類仿真應(yīng)用基礎(chǔ)方法。仿真分析技術(shù)就是在現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的電力系統(tǒng)數(shù)字仿真分析，全面結(jié)合了計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、電力系統(tǒng)仿真分析技術(shù)特點(diǎn)，發(fā)揮了現(xiàn)代化技術(shù)優(yōu)勢。

2.2先進(jìn)計(jì)算技術(shù)

隨著現(xiàn)代科技水平的逐步提升，平行處理技術(shù)在超高速計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用也提高了電力系統(tǒng)的整體計(jì)算能力，具備更多智能成分，并逐步形成了更多感知、判定、思考和自然語言能力。網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的來臨也推動(dòng)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，光纖、微波、衛(wèi)星等先進(jìn)通信技術(shù)也逐漸應(yīng)用到電力系統(tǒng)當(dāng)中，網(wǎng)絡(luò)信息傳輸信息逐漸加快，網(wǎng)絡(luò)管理逐漸呈現(xiàn)智能化、自動(dòng)化發(fā)展趨勢。

2.3電力系統(tǒng)建模技術(shù)

機(jī)理分析法是當(dāng)前電力系統(tǒng)建模中應(yīng)用的主要技術(shù)方法，它結(jié)合了統(tǒng)計(jì)學(xué)、人工智能和運(yùn)籌學(xué)等多種科學(xué)理論，并逐步發(fā)展了層次分析法、數(shù)據(jù)分析法和智能建模法等等。而模型實(shí)測則是對機(jī)理分析法的一種重要補(bǔ)充說明，是進(jìn)行建模指導(dǎo)、模型校驗(yàn)和修正的重要手段。

3.計(jì)算技術(shù)的整體發(fā)展趨勢

3.1計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)早已成為當(dāng)今社會(huì)普遍應(yīng)用的一種現(xiàn)代化技術(shù)手段，未來計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)將會(huì)向著通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)技術(shù)三者融合的方向發(fā)展。高性能計(jì)算技術(shù)主要有兩條發(fā)展途徑：發(fā)展非傳統(tǒng)新技術(shù)，如量子計(jì)算、光計(jì)算、生物計(jì)算、超導(dǎo)計(jì)算等；利用分布式計(jì)算技術(shù)和多機(jī)并行計(jì)算的方式。

3.2相關(guān)計(jì)算數(shù)學(xué)

從字面上的意思來看，數(shù)值計(jì)算方法就是利用計(jì)算結(jié)果精度、非線性方程求解收斂性、算法效率的優(yōu)勢，不斷提高其計(jì)算數(shù)學(xué)的精度和準(zhǔn)度。概率類算法的未來發(fā)展主要是不斷進(jìn)行現(xiàn)有數(shù)值仿真計(jì)算方法衍生算法的科學(xué)性和實(shí)用性，提高計(jì)算質(zhì)量，降低參數(shù)要求，深入分析應(yīng)用計(jì)算結(jié)果。將人工智能與模糊數(shù)學(xué)進(jìn)一步結(jié)合，更好的解決各種疑難問題，提升計(jì)算的速度和準(zhǔn)確性。計(jì)算數(shù)學(xué)未來發(fā)展就是要將各種數(shù)學(xué)與多種先進(jìn)技術(shù)充分結(jié)合起來，發(fā)揮其作用，提高數(shù)學(xué)計(jì)算的實(shí)用性和適用性。

3.3計(jì)算模式

高性能計(jì)算在未來一段時(shí)間內(nèi)將會(huì)呈現(xiàn)這樣的發(fā)展趨勢：首先，實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算與分布式計(jì)算兩種形態(tài)共存和相互融合、補(bǔ)充；其次，由高性能計(jì)算向高效能計(jì)算發(fā)展，不斷提升計(jì)算的性能、可移植性、可編程性，極大的降低了系統(tǒng)的開發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)成本。

4.電力系統(tǒng)仿真分析中先進(jìn)計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用預(yù)測

預(yù)測的精度和準(zhǔn)確將會(huì)極大的提升電力系統(tǒng)工程效率、節(jié)省大量的人力物力，快速排除各種疑難問題。

4.1電力系統(tǒng)建模技術(shù)

由于科技技術(shù)水平的不斷提升，電力系統(tǒng)建模方法及工具都有了一定的發(fā)展，仿真建模、智能建模理論日益完善。同時(shí)，在WAMS和WASA數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的仿真模型修正也將成為重要的建模手段。

完善各類模型建設(shè)。提升模型的精確性和準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化建模。標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化建模能夠在任一仿真軟件建模環(huán)境下進(jìn)行，具有一定的便利性和通用性，極大的提升了模型的利用率。

智能電力設(shè)備所具備的標(biāo)準(zhǔn)化模型能夠進(jìn)行局部模型仿真，有利于開展設(shè)備結(jié)構(gòu)和參數(shù)的自行維護(hù)和更新，其能夠?qū)崿F(xiàn)異地分布，有利于長距離電力系統(tǒng)的監(jiān)控和管理。

4.2電力系統(tǒng)數(shù)字仿真分析法

我國電力系統(tǒng)仿真計(jì)算方法有了極大的提升和進(jìn)步，計(jì)算收斂性、結(jié)果準(zhǔn)確性和最優(yōu)結(jié)果搜索等方面有著極大的發(fā)展。同時(shí)在建立異地分布式仿真分析平臺(tái)和靈活仿真數(shù)據(jù)平臺(tái)方面均采用了自帶標(biāo)準(zhǔn)化模型，使用了模型數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化和云儲(chǔ)存技術(shù)。實(shí)現(xiàn)了仿真計(jì)算新領(lǐng)域的開發(fā)，推動(dòng)了電力系統(tǒng)仿真技術(shù)的發(fā)展，如：現(xiàn)代化仿真技術(shù)結(jié)合了環(huán)境保護(hù)和市場運(yùn)行等內(nèi)容，極大的提升了技術(shù)的實(shí)用性。

4.3電力系統(tǒng)在線仿真分析

構(gòu)建完整的在線仿真專家體系，形成良好的在線數(shù)據(jù)與系統(tǒng)穩(wěn)定性間的關(guān)系，根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)與電網(wǎng)運(yùn)行狀況不斷尋找突破點(diǎn)，提升電力系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量。引入先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，將其更好的融入到參數(shù)校核、數(shù)據(jù)整合和動(dòng)態(tài)仿真等環(huán)節(jié)，不斷提升在線仿真結(jié)合和系統(tǒng)的吻合程度。采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)、多領(lǐng)域調(diào)動(dòng)的自動(dòng)化、繼電保護(hù)穩(wěn)控系統(tǒng)，提升系統(tǒng)信息的利用水平和整合能力，加快電力系統(tǒng)仿真分析技術(shù)體系建設(shè)，推動(dòng)電力事業(yè)發(fā)展。

4.4電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真

電力系統(tǒng)仿真技術(shù)水平的提高就是要在原有方法上進(jìn)行改進(jìn)或是采用新的并行仿真方法，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)優(yōu)勢，進(jìn)行各種可再生能源的開發(fā)和利用，如：風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電、太陽能發(fā)電等等，采用先進(jìn)的新能源、新設(shè)備的實(shí)時(shí)仿真。建立機(jī)電暫態(tài)、電磁暫態(tài)和中長期動(dòng)態(tài)一體化實(shí)時(shí)仿真，構(gòu)建超大規(guī)模的電力系統(tǒng)數(shù)模混合實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)吸能能源設(shè)備的物力仿真聯(lián)合實(shí)時(shí)仿真，建立超大規(guī)模的電力系統(tǒng)仿真體系。

構(gòu)建完善的電網(wǎng)、電廠、變電站的實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)的聯(lián)合，直接進(jìn)入到電網(wǎng)二次設(shè)備、變電站監(jiān)控設(shè)備的仿真實(shí)驗(yàn)分析當(dāng)中，全面提升電網(wǎng)仿真分析技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用水平，充分發(fā)揮現(xiàn)代化能源競爭優(yōu)勢，提高電網(wǎng)能源最大限度的利用和開發(fā)，提升我國綜合國力。

結(jié)束語

能源是未來國際競爭和發(fā)展的主要研究課題，可再生能源開發(fā)和利用是能源變革的主要內(nèi)容。我國電網(wǎng)也應(yīng)當(dāng)與時(shí)俱進(jìn)，順應(yīng)時(shí)代、能源整體發(fā)展趨勢，充分利用現(xiàn)代化技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)建設(shè)和利用，肩負(fù)了新時(shí)期電網(wǎng)建設(shè)的使命，不斷提升電力系統(tǒng)仿真分析技術(shù)水平，提高仿真分析技術(shù)的快速性、準(zhǔn)確性和靈活性，推動(dòng)智能電網(wǎng)的發(fā)展。

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