数字仿真

自一个世纪前开始大规模供电以来，从化石燃料向可再生能源的转变构成了电网最深刻的变革。风能、太阳能和水力等分布式和间歇性能源与电动汽车(EV)、储能系统和低净值独立能源建筑等新技术一起，正在占据能源板块中越来越多的份额。所有这些正在对电网的稳定性和可靠性造成冲击。作为应对，输电系统运营商(TSO)正在强化电网标准，明确所有参与者在发电资产并网时必须遵循的规则和义务。公用事业企业、集成商和发电企业必须提供基于“数字孪生”的详细、高保真的电力系统模拟报告，和通过现场测量或组件认证验证的控制系统数字仿真模型。这导致了发电厂主要部件和控制系统在调试和运行期间需要进行测试的次数越来越多。在本白皮书中，ABB大致介绍了电网运营商如何与有实力的技术供应商合作来应对这种新趋势，确保遵守日新月异的电网标准，管控电网行为变幻莫测的复杂性，并抢占先机部署新一代数字化智能电网解决方案来获得空前的连接性和可靠性。

为研究多回电缆并联运行护套感应电压对电缆运行安全和人身安全的影响，提出了适用于并联电缆护套感应电压的计算方法。以电磁感应定律为基础，先建模计算负荷电流在各回电缆线路的具体分配，再据此推导不同护套接地方式的多回并联运行电缆护套开口感应电压和护套沿线最大值感应电压的计算。以双回电缆并联运行为算例，分别编程求解了该方法和现有文献方法在几种典型敷设方式下的护套感应电压。并以数字仿真结果为参考对比分析了误差大小，结果证明了该方法的正确性。通过分析几种因素对护套感应电压的影响发现：并联运行电缆护套感应电压相对于单回电缆可能增大很多，选择交叉互联接地和品字形相序排列能显著降低并联电缆护套感应电压。

综合能源仿真与测试平台是中国电力科学研究院有限公司开发的面向综合能源系统仿真与硬件测试服务的平台系统，该平台面向园区、工业企业、建筑楼宇等用能场景，提供集物理模拟、数字仿真、实物验证于一体的在线闭环仿真能力。为综合能源系统的规划设计、优化运行、智慧运维、辅助服务、技术装备研发等提供全过程仿真能力支撑。适用于新建或改造综合能源服务项目详细设计，以及科技项目研究，有力支撑综合能源服务。

智能配电

直流微电网低压负载侧电能稳定供应是新型电力系统中新能源有效消纳的重要保障。针对微电网供能枢纽变换器受扰情况下输出不稳定的问题，提出了一种观测器状态变量重构补偿的改进型自抗扰策略。首先，通过剖析自抗扰框架下无法避免的结构问题，推导出观测误差精准范式，并对扰动观测变量进行重构补偿，实现对总扰动的快速跟踪和消除。然后，进一步对改进策略在稳定性能、跟踪性能、抗扰性能、鲁棒性能4个维度进行理论分析，验证了该策略的正确性与有效性。最后，利用数字仿真和物理实验模拟实际工况进行对比分析，验证了该策略在微电网系统多种内外不确定扰动下均具有较好的动态性能。

随着世界范围内风电、光伏等可再生能源大规模开发利用，局部地区新能源发电超过50%，给电网运行与控制带来了严峻挑战。 柔性直流输电是基于全控型器件的新一代输电技术，具有较强的调控能力，适合于可再生能源接入、孤岛供电和区域电网互联是未来电网的重要发展方向之一

该项目属水电数字仿真技术领域，是电力行业和虚拟现实的跨界技术创新融合与集成。项目针对水电行业大型设备复杂隐蔽性对设计制造、生产管理、运行检修维护和教育科研带来的痛难点问题，在水电设备数字化精确建模及处理、沉浸式虚拟仿真软硬件集成及应用、水电数字孪生等方面开展了研究，自主研发了基于沉浸式虚拟现实技术的智慧水电数字孪生仿真平台，建成了首套五面LED-CAVE沉浸式虚拟现实检修仿真平台。 项目成果形成电力行业检修仿真技术标准规范，填补了国内外技术空白，在水电行业生产，制造，高校，设计和科研等单位进行推广，应用于设备数字三维可视化、现场辅助检修及决策、运行维护自主检修、安全应急演练、员工培训评价、三维设计及人机功效分析等业务，具有非常高的经济社会效益，在电力行业智慧化数字化转型升级发展中具有广泛的应用前景和推广价值。

8月28日，湖北电力科学研究院技术专家曹侃、宿磊在湖北省新型电力系统及农村能源体系构建技术实验室开展实时数据仿真测试。该实验室搭建了新能源电力系统数字仿真区、交直流混合微电网试验平台等，是国网湖北省电力有限公司打造的重要科技创新平台。

近年来，国家大力开发水力资源，水电总装机容量以每年约4%的增长速度使得我国一跃成为世界第一的水电大国。然而，大多数水电厂存在监测系统布置分散、监测数据整合不足、数据利用率低、设备寿命周期过程模拟程度低等问题。本项目首次基于数字孪生技术，融合了大数据、深度学习、趋势预警与故障诊断等先进技术，构建了虚拟水电厂。可有效整合厂内各系统数据，对主设备进行反向预测、特征识别和参数寻优，实现对水电厂主设备运行、检修、试验、诊断和评估的全寿命周期管理，优化过程指导、培训和考核，提高综合经济效益。研究成果对于推动全国水电厂的生产过程管理、促进水电厂由计划检修向状态检修发展具有重大意义。本项目结合水电厂对主设备全寿命周期管理的迫切需求，首次基于数字孪生、数字仿真、大数据、深度学习、趋势预警与故障诊断等多技术融合，构建了以大数据为基础的虚拟水电厂。 项目获得授权发明专利51项；实用新型专利30项；软件著作权5项；出版专著1部；发表论文42篇；制定行业标准1项。 2015年以来，项目成果已在国内外广泛应用：国内，在云、贵、川、闽、浙、赣、闽、新等省/自治区的水电厂/站/水利枢纽投入运行，遍布黄河、长江、珠江三大流域；国外，在老挝南欧江七级/谢攀水电站、柬埔寨甘再/额勒赛、阿根廷圣克鲁斯CC/CB等国外水电厂/站投入运行，遍布东南亚、南亚、大洋洲、非洲。