新型电力系统如何“全局寻优”？

2024-12-18 09:28:15 admin

今年7月，全局寻优国家发展改革委、新型系统国家能源局、电力国家数据局联合发布《加快构建新型电力系统行动方案（2024—2027年）》；紧接着，全局寻优《中华人民共和国能源法》于11月重磅发布。新型系统值得关注的电力是，两个文件均提到“提升电网对清洁能源的全局寻优接纳、配置、新型系统调控能力”要求，电力作为构建新型电力系统的全局寻优关键因素，新能源装机大幅提升、新型系统源网双向柔性调控，电力再次被提升到至关重要的全局寻优战略位置上。

在飞速发展的新型系统数字浪潮下，上述趋势无疑进一步扩大了先进数字技术与新能源电力深度融合的电力空间。作为产业技术的全球领导者，施耐德电气在第三十一届中国国际电力设备及技术展览会发布的ETAP全新电力数字孪生平台，以领先的仿真设计能力，增强新能源并网安全和消纳能力，助力电网智能升级，帮助电力行业实现新型电力系统设计的“全局寻优”。

新能源与数字技术深度融合

随着新能源大规模并网，电能质量与并网稳定性两个固有的短板，正在对新能源健康持续发展、电力系统安全稳定运行带来更大的挑战。

当前，风光新能源发电采用大量的逆变器和变流器来进行交直流转换，该设备开关瞬间切换会产生电压、电流的快速变化，产生频率较高的谐波，影响电能质量。同时，谐波也会对负荷侧的高精尖设备的稳定运行产生影响，从这个角度来看，新能源发电的电能质量有待进一步提升。

另一方面，新能源“靠天吃饭”的特性也决定了其输出功率难以预测和控制。当新能源在电网中的占比较小时影响可以忽略，但随着新能源装机容量的不断增加，电网两高特性愈加明显后，这种间歇性和波动性就会对大电网的安全稳定带来冲击和挑战。

上述背景也成为了近年来加速电力行业数字化转型的首要驱动力。行业对利用数字技术对新能源场站、分布式能源系统、微电网，以及源网荷储等典型的新型电力系统场景进行预测分析、建模仿真，进而实现对上述场景的智能控制、运行优化的需求愈加明显。数字孪生、AI等为代表的新一代数字技术已成为促进新能源消纳、提升源网荷储多端灵活互动、满足电网安全稳定运行的重要工具和手段。

ETAP助新能源系统全局寻优

可以说，ETAP全新电力数字孪生平台是一个可以助力新型电力系统全局优化的数字模型解决方案。其强大的电力系统仿真分析能力，覆盖从设计到运营全流程的数字孪生能力，可以帮助客户进行完整的系统性验证，准确识别配电系统设计问题、全面提升电力系统合理性，从而优化成本，保障电力系统可靠安全。

在发电端，ETAP电力数字孪生平台包括综合可再生能源模型和全频谱电力系统分析计算，用于精确模拟、预测分析、设备选型，以及风光场站和其他分布式可再生能源的现场验证，并帮助工程师构建数据系统，测算风能和太阳能的转化率，进行电网并网分析；

在输电端，ETAP电力数字孪生平台集成线路规划、保护和能量管理系统解决方案，有效助力输电网系统优化和自动化管理；

在配电端则集成了基于地理空间的仿真、分析和优化于一体的智能电网平台解决方案。

值得一提的是，为适应新形势下能源电力的产业升级发展，ETAP全新电力数字孪生平台功能上也进行了全面升级，通过5大创新功能及4大优化升级，进一步提升软件自身的性能和实用性。

5大新功能主要体现在更加现代化的功能区用户界面、新增碳排放分析功能、基于可靠性指数对电力系统的技术经济分析功能、准确模拟和分析分布式能源资源的大小和位置的馈线承载能力，以及新增了更加方便新能源接入电网仿真评估的光伏储能逆变器元件类型。

4大优化则体现在专门针对光伏储能逆变器、暂态和保护、微电网控制器功能的提升等，有效助力分布式能源接入后电网的稳定性研究，提升分布式能源消纳水平和电网适应能力。

为新能源电力带来巨大价值

当下，越来越多的省份要求对新能源电站项目的接入系统报告采用ETAP软件进行模拟，做电网合规性分析、电能质量评估。

作为新能源电力系统的主要设计和总包方，ETAP全新电力数字孪生平台可助力国内设计院克服效率低、数据共享困难、智能化水平不足等痛点，进一步提升工程师技术水平和设计院竞争实力。

同样，对于源网荷储、微电网系统以及工商业分布式系统，ETAP的时序潮流、微网控制器等模块可以优化储能配比、设计并验证最优的微网控制策略，保障项目运行的安全稳定，进一步助力新能源消纳水平提升。

而且，在新能源出海浪潮下，ETAP所带来的价值不止在于促进国内新能源发展与新型电力系统建设，其在助力能源电力央国企、电力设计院、新能源项目出海上也将发挥重要的作用和价值。

当前，我国“一带一路”能源合作伙伴关系持续壮大，在能源低碳转型的全球共识下，我国“一带一路”能源合作中的“绿色”项目也更加亮眼。

以我国电力总包龙头央企为例，据今年10月份召开的第三届“一带一路”能源部长会议新闻报道，中国电建目前海外新能源项目总装机容量达1845万千瓦（含储能1.55GWh），项目涉及阿根廷、越南、墨西哥、巴基斯坦、哈萨克斯坦等海外市场。目前还在推动中的项目有98个，总装机容量约1918万千瓦。中国电建与金风、隆基、华为等产业链头部企业在设备“走出去”方面合作超过50亿美元，带动中国企业抱团出海。

对于电力项目而言，海外项目业主对电气计算的标准化和分析报告有非常高的技术要求，手算或者国产软件计算结果很难被认可，这是目前大多数电力企业出海面临的难题之一。

这也正是全新ETAP的优势所在，ETAP本身作为一个全球化的产品，有较为广泛且深厚的国际应用案例，其标准化水平已经在国际上获得了较高的认可度。面对标准化与本土化问题，ETAP软件内置包括IEC和ANSI等国际标准在内的标准化平台，有效提升项目双方沟通效率，给予国内新能源企业出海非常大的助力。

据悉，ETAP电力数字孪生平台可以为海外新能源项目的电气系统从设计、建造、运营到维护的全生命周期不同阶段提供一站式数字孪生解决方案。

在规划设计阶段，ETAP可提供新能源接入仿真研究报告；在运维阶段，ETAP模型驱动的PPC/HPC控制解决方案，利用其先进的软件在环和硬件在环仿真验证技术，为新能源系统提供最先进的控制策略，同时可以显著缩短设计调试时间，降低投资成本。

随着能源低碳转型和电力数字化升级，数字与电力的深度融合是落实能源行业新质生产力的重要途径。建设新型电力系统的关键，本质上是要在能源供给的安全性、经济性、合规性和可持续性之间找到一个“最优解”，而ETAP电力数字孪生平台正是这样一个基于数字孪生技术的智能化电力系统管理平台，也是寻求 “最优解”的正确打开方式。