電力系統(tǒng)仿真分析技術(shù)的發(fā)展趨勢

張　輝大唐七臺河發(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)揮計算機、網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)優(yōu)勢，提升電力服務(wù)質(zhì)量，進行計算機技術(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，本文筆者從計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算模式、計算數(shù)學(xué)的等方面進行了電力系統(tǒng)仿真分析技術(shù)的探討和預(yù)測，進一步加快智能電網(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)計和調(diào)度運行的基礎(chǔ)，涵蓋的范圍非常廣泛，包括從穩(wěn)態(tài)分析、動態(tài)分析到暫態(tài)分析的各個方面。而為了更好的順應(yīng)時代發(fā)展，促進社會經(jīng)濟的快速增長，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)建新時代智能電網(wǎng)。本文筆者結(jié)合個人實踐工作經(jīng)驗與相關(guān)參考文獻，依據(jù)計算機、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)測了新的先進計算技術(shù)（如云計算等）及其在電力系統(tǒng)仿真分析中的應(yīng)用，以期為進一步提升電力系統(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

隨著時代的變遷、社會的發(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間內(nèi)電網(wǎng)研究的主要課題，是順應(yīng)時代發(fā)展、社會進步的電網(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、調(diào)度運行的重要基礎(chǔ)。該技術(shù)涉及到了動態(tài)分析、穩(wěn)態(tài)分析和暫態(tài)分析等各個方面，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：

實現(xiàn)電網(wǎng)仿真計算規(guī)模擴大化。仿真分析技術(shù)的應(yīng)用極大的提升了電網(wǎng)仿真計算的速度和質(zhì)量，該技術(shù)還能夠為電網(wǎng)工作的開展提供有力的數(shù)據(jù)支持，仿真數(shù)據(jù)還具有很強的靈活性，可自行根據(jù)情況進行仿真數(shù)據(jù)粗細(xì)的調(diào)整。

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

仿真計算應(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、環(huán)境等領(lǐng)域的發(fā)展。仿真計算還應(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)實時仿真、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)代化計算機、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上進行的電力系統(tǒng)數(shù)字仿真分析，全面結(jié)合了計算機、網(wǎng)絡(luò)、電力系統(tǒng)仿真分析技術(shù)特點，發(fā)揮了現(xiàn)代化技術(shù)優(yōu)勢。

2.2先進計算技術(shù)

隨著現(xiàn)代科技水平的逐步提升，平行處理技術(shù)在超高速計算機中的應(yīng)用也提高了電力系統(tǒng)的整體計算能力，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)時代的來臨也推動了計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，光纖、微波、衛(wèi)星等先進通信技術(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、自動化發(fā)展趨勢。

2.3電力系統(tǒng)建模技術(shù)

機理分析法是當(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)計學(xué)、人工智能和運籌學(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。而模型實測則是對機理分析法的一種重要補充說明，是進行建模指導(dǎo)、模型校驗和修正的重要手段。

3.計算技術(shù)的整體發(fā)展趨勢

3.1計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

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

3.2相關(guān)計算數(shù)學(xué)

從字面上的意思來看，數(shù)值計算方法就是利用計算結(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)展主要是不斷進行現(xiàn)有數(shù)值仿真計算方法衍生算法的科學(xué)性和實用性，提高計算質(zhì)量，降低參數(shù)要求，深入分析應(yīng)用計算結(jié)果。將人工智能與模糊數(shù)學(xué)進一步結(jié)合，更好的解決各種疑難問題，提升計算的速度和準(zhǔn)確性。計算數(shù)學(xué)未來發(fā)展就是要將各種數(shù)學(xué)與多種先進技術(shù)充分結(jié)合起來，發(fā)揮其作用，提高數(shù)學(xué)計算的實用性和適用性。

3.3計算模式

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

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

預(yù)測的精度和準(zhǔn)確將會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，在WAMS和WASA數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進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)仿真計算方法有了極大的提升和進步，計算收斂性、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。同時在建立異地分布式仿真分析平臺和靈活仿真數(shù)據(jù)平臺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)化和云儲存技術(shù)。實現(xiàn)了仿真計算新領(lǐng)域的開發(fā)，推動了電力系統(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)境保護和市場運行等內(nèi)容，極大的提升了技術(shù)的實用性。

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)運行數(shù)據(jù)與電網(wǎng)運行狀況不斷尋找突破點，提升電力系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量。引入先進的數(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)，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)、多領(lǐng)域調(diào)動的自動化、繼電保護穩(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)，推動電力事業(yè)發(fā)展。

4.4電力系統(tǒng)實時仿真

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行改進或是采用新的并行仿真方法，充分發(fā)揮計算機軟硬件技術(shù)優(yōu)勢，進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，采用先進的新能源、新設(shè)備的實時仿真。建立機電暫態(tài)、電磁暫態(tài)和中長期動態(tài)一體化實時仿真，構(gòu)建超大規(guī)模的電力系統(tǒng)數(shù)?；旌蠈崟r仿真平臺，實現(xiàn)吸能能源設(shè)備的物力仿真聯(lián)合實時仿真，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、變電站的實時仿真平臺的聯(lián)合，直接進入到電網(wǎng)二次設(shè)備、變電站監(jiān)控設(shè)備的仿真實驗分析當(dāng)中，全面提升電網(wǎng)仿真分析技術(shù)的實際應(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)與時俱進，順應(yīng)時代、能源整體發(fā)展趨勢，充分利用現(xiàn)代化技術(shù)手段，實現(xiàn)智能電網(wǎng)建設(shè)和利用，肩負(fù)了新時期電網(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，推動智能電網(wǎng)的發(fā)展。

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