隨著中國交直流混聯輸電格局的形成,新能源發(fā)電滲透率的不斷提高,電力系統的特性越來越復雜,人們對電力系統特性的認知也越來越困難。與此同時,多能互補、源-網-荷-儲互動、能量流-信息流-資金流交織的能源互聯網蓬勃發(fā)展,電力系統不再作為一個孤立的系統運行,多能耦合的能源互聯網要求人們對其多方面特性進行全面的了解。上述2 種發(fā)展趨勢都亟需先進的建模仿真技術手段來輔助對新對象的認知。一方面,傳統電力系統的仿真時間尺度需要從毫秒級向微秒級拓展,以適應電力系統的電力電子化趨勢;另一方面,仿真對象也在向電、氣、熱、冷、交通等多領域混合仿真發(fā)展。
作為保證電力系統安全、經濟、高效運行的基礎支撐工具,電力領域仿真軟件亟須在性能上不斷提升,在功能上不斷拓展。為推動電力領域仿真計算技術和國內仿真軟件的發(fā)展,《電力系統自動化》編輯部組織策劃了“電力領域仿真技術”專輯,我非常榮幸地受邀擔任本專輯的特約主編,并盡力邀約了該領域專家學者為本專輯撰寫論文,展示和分享他們的高水平研究成果。經同行評審,優(yōu)中選優(yōu),本專輯共收錄12 篇論文。
考慮到機電暫態(tài)仿真技術已相當成熟,當前電力系統正向著電力電子設備高滲透、新能源發(fā)電高滲透的方向邁進,電磁暫態(tài)仿真技術逐漸成為關注的焦點,本專輯收錄的多數論文聚焦于新型電力系統背景下的高性能電磁暫態(tài)仿真技術。在新型電力系統的建模仿真技術方面,上海交通大學徐晉等從多個角度對含電力電子設備的電力系統實時仿真領域近年來的研究成果進行了綜述。中國南方電網科學研究院有限責任公司郭琦等從建模優(yōu)化方法、多時間尺度仿真方法和仿真計算方法等方面分析了電力系統建模仿真技術的現狀和不足,對建模仿真技術及其應用模式如何更好地適應新型電力系統構建和運行進行了展望。中國電力科學研究院有限公司李亞樓等針對高比例電力電子裝備接入后的電力系統安全穩(wěn)定分析需求,剖析了不同建模方法的技術原理和適用性;描述了機電暫態(tài)仿真、電磁暫態(tài)仿真、機電-電磁暫態(tài)混合仿真、數模混合仿真等不同仿真技術的原理和應用現狀,分析了面向未來更大規(guī)模新能源接入場景時建模和仿真技術的挑戰(zhàn),給出了應對這些挑戰(zhàn)的關鍵技術方向。積成電子股份有限公司熊卿等針對新型電力系統的全電磁暫態(tài)仿真,介紹了提升大規(guī)模電網仿真效率和不同時間尺度電力電子系統計算精度的基本思路和實現效果。在電磁暫態(tài)仿真工具方面,國網新疆電力有限公司電力科學研究院董雪濤等梳理了現有仿真軟件、仿真體系在分析新型電力系統特性方面存在的不足,提出了新型電力系統仿真技術框架,并就目前仿真工具需要關注的技術發(fā)展點進行了展望。華北電力大學馮謨可等介紹了中國電磁暫態(tài)仿真平臺發(fā)展方向,對有效提高中國國產平臺的市場競爭力提出了建議。清華大學沈沉等針對當前新型電力系統的發(fā)展趨勢,專門探討了國產電力領域相關軟件在如何提升自身設計理念和如何提高對用戶的吸引力及提升用戶黏性方面應該開展的工作。
考慮到新型電力系統的信息-物理耦合特性愈發(fā)突出,電力市場在促進新型電力系統的源荷平衡方面的特殊地位,以及綜合能源系統在多能互補促進新能源消納方面的重要作用,上海交通大學陳子杰等討論了基于區(qū)塊鏈的分布式能源交易物理-信息仿真平臺;中國農業(yè)大學夏越等介紹了綜合能源系統多時間尺度動態(tài)時域仿真關鍵技術;中國電力科學研究院有限公司楊爭林等探討了電力市場實驗能力建設面臨的主要挑戰(zhàn)、涉及的實驗方法理論基礎和亟待突破的關鍵技術。由于多物理場仿真軟件是電力設備在設計、制造及運行維護等多業(yè)務場景下使用的重要工具,武漢大學程書燦等探討了研發(fā)自主多物理場仿真軟件的必要性與面臨的技術難題。薛禹勝院士基于多年對信息-物理-社會系統的整體研究成果,為本專輯專門撰文介紹了支持信息-物理-社會系統研究的跨領域交互仿真平臺。
當然,仿真計算技術和仿真軟件的發(fā)展不是一蹴而就的,需要經過長期的研究和探索。相信在眾多研究者的不懈努力下,中國電力領域仿真軟件會得到很好的發(fā)展,并涌現更多、更好的原創(chuàng)性研究與工程實踐成果,為中國能源數字化轉型提供重要支撐。
最后,衷心感謝眾多專家學者的大力支持,感謝各位評審專家的中肯意見,以及《電力系統自動化》編輯部為本專輯的策劃、審閱和出版所付出的辛勤工作。