3-面向電力及綜合能源的數(shù)字化建模及計(jì)算分析預(yù)測(cè)仿真技術(shù)-Final

面向電力及綜合能源的

數(shù)字化建模及計(jì)算分析預(yù)測(cè)仿真技術(shù)李金貴-美國(guó)注冊(cè)職業(yè)電力工程師2019-09-2020PM內(nèi)容簡(jiǎn)介《電力系統(tǒng)和綜合能源的數(shù)字化建模和計(jì)算分析預(yù)測(cè)仿真技術(shù)》是一個(gè)傳統(tǒng)的，又新型的應(yīng)用技術(shù)。在數(shù)字中國(guó)，智慧城市，泛在物聯(lián)網(wǎng)的強(qiáng)力推動(dòng)下，智慧能源，智慧電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃，供能服務(wù)，運(yùn)營(yíng)的決策過程中，提出了業(yè)務(wù)指標(biāo)的計(jì)算，運(yùn)行過程的仿真計(jì)算的需求。這次交流的內(nèi)容和目的是從綜合能源源-輸-配-用的數(shù)字化，業(yè)務(wù)化圖模一體化建模，仿真計(jì)算，診斷評(píng)估，解決方案幾個(gè)方面做一個(gè)簡(jiǎn)要簡(jiǎn)紹，希望引起各方專家和同行的討論和關(guān)注，不妥之處也請(qǐng)多多指正。主講人：李金貴

李金貴，清華大學(xué)電機(jī)系畢業(yè)，中國(guó)電力研究院碩士畢業(yè)，美國(guó)波特蘭州立大學(xué)碩士畢業(yè)；美國(guó)電氣職業(yè)工程師執(zhí)照；IEEEPES&IAS會(huì)員；從1986年至今先后在美國(guó)能源部研究機(jī)構(gòu)BPA；美國(guó)SKM電氣軟件；美國(guó)DOCU電氣軟件開發(fā)電力系統(tǒng)仿真軟件30多年。

目錄

1.綜合能源仿真計(jì)算應(yīng)用場(chǎng)景

2.綜合能源建模

3.綜合能源流計(jì)算

4.綜合能源系統(tǒng)指標(biāo)評(píng)估

5.綜合能源應(yīng)用案例

目錄

1.綜合能源仿真計(jì)算應(yīng)用場(chǎng)景

2.綜合能源建模

3.綜合能源流計(jì)算

4.綜合能源系統(tǒng)指標(biāo)評(píng)估

5.綜合能源應(yīng)用案例1.1綜合能源計(jì)算分析在電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)運(yùn)營(yíng)中的應(yīng)用指標(biāo)評(píng)估解決方案1.2主網(wǎng)-配網(wǎng)：網(wǎng)架+站點(diǎn)圖模一體化應(yīng)用場(chǎng)景

主配網(wǎng)網(wǎng)架-站點(diǎn)展示實(shí)時(shí)調(diào)控?cái)?shù)據(jù)及運(yùn)行方案仿真評(píng)估1.2城市綜合能源發(fā)展總規(guī)-控規(guī)-專項(xiàng)規(guī)劃布局

電水汽煤油等綜合能源發(fā)展負(fù)荷預(yù)測(cè)和站點(diǎn)廊道布局1.3城市綜合能源和新能源布局

水電汽新能源綜合應(yīng)用規(guī)劃運(yùn)營(yíng)一、工礦企業(yè)供能系統(tǒng)異常問題1.異常或故障下，提供電氣系統(tǒng)建模診斷評(píng)估,解決方案，具體包括現(xiàn)狀態(tài)評(píng)估，問題查找和分析計(jì)算，提供解決措施。2.“閃停”診斷,解決方案。3.故障時(shí)，保護(hù)越級(jí)跳閘，擴(kuò)大停電事故；保護(hù)協(xié)調(diào)。4.電機(jī)負(fù)荷“跌落”。電機(jī)群?jiǎn)?dòng)。5.保護(hù)熔斷器無故障熔斷。6.諧波，波形畸變，供電系統(tǒng)自然諧振。二、工礦企業(yè)配電系統(tǒng)優(yōu)化:1.無功補(bǔ)償系統(tǒng)優(yōu)化，2.諧波治理方案，3.保護(hù)定值配置和協(xié)調(diào)動(dòng)作評(píng)估，4.需求側(cè)響應(yīng)建議方案，5.節(jié)能設(shè)計(jì)分析方案，6.電氣系統(tǒng)評(píng)估與改進(jìn)方案研究7.安全性評(píng)估,8.供電可靠性評(píng)估,9.經(jīng)濟(jì)性評(píng)估等。1.4綜合能源計(jì)算分析在工礦企業(yè)供能系統(tǒng)中應(yīng)用

工礦企業(yè)供能系統(tǒng)診斷評(píng)估仿真計(jì)算提供解決方案四、

智慧城市 1.城市充電系統(tǒng)的規(guī)劃，運(yùn)營(yíng)一體化 2.城市新能源，微網(wǎng)，增量電網(wǎng)的規(guī)劃，設(shè)計(jì)，運(yùn)營(yíng)一體化 3.風(fēng)力發(fā)電EMS 4.光伏發(fā)電EMS 5.儲(chǔ)能系統(tǒng)EMS

6.充電樁運(yùn)營(yíng)EMS

五、

綜合能源

1.電，水，油，氣，煤，料一體化規(guī)劃平臺(tái)

2.供需計(jì)算分析

3.能量潮流計(jì)算分析

4.能源流監(jiān)測(cè)和能效分析

5.系統(tǒng)異常告警

6.運(yùn)維工單管理

1.4綜合能源計(jì)算分析在工礦企業(yè)供能系統(tǒng)中應(yīng)用

智慧城市新能源及綜合能源診斷評(píng)估仿真計(jì)算及解決方案1.5綜合能源能耗檢測(cè)在線診斷評(píng)估解決方案

大型高耗能企業(yè)綜合能源在線仿真計(jì)算解決方案1.5綜合能源能耗檢測(cè)在線診斷評(píng)估解決方案

大型高耗能企業(yè)能源拓?fù)潢P(guān)系：總體建模1.5綜合能源能耗檢測(cè)在線診斷評(píng)估解決方案

大型高耗能企業(yè)能源拓?fù)潢P(guān)系：供電分廠1.5綜合能源能耗檢測(cè)在線診斷評(píng)估解決方案

大型高耗能企業(yè)能源拓?fù)潢P(guān)系：供電單元在線計(jì)算決策1.5綜合能源能耗檢測(cè)在線診斷評(píng)估解決方案

大型高耗能企業(yè)能源拓?fù)潢P(guān)系：供電設(shè)備在線計(jì)算決策1.6綜合能源園區(qū)規(guī)劃布局運(yùn)營(yíng)維護(hù)仿真計(jì)算決策

綜合能源資源規(guī)劃，站點(diǎn)，廊道布局1.7重點(diǎn)工業(yè)園區(qū)綜合能源規(guī)劃運(yùn)營(yíng)仿真計(jì)算企業(yè)綜合能源站點(diǎn)布局1.8新能源微網(wǎng)計(jì)算評(píng)估場(chǎng)景新能源接入電網(wǎng)指標(biāo)計(jì)算及接入評(píng)估1.8新能源微網(wǎng)計(jì)算評(píng)估場(chǎng)景能量流展示1.8新能源微網(wǎng)計(jì)算評(píng)估場(chǎng)景：運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估1.9微電網(wǎng)計(jì)算評(píng)估場(chǎng)景配電網(wǎng)精細(xì)化布局：地塊資源規(guī)劃，站點(diǎn)，線纜，廊道，供電單元1.9微電網(wǎng)潮流計(jì)算配電網(wǎng)規(guī)劃仿真潮流：規(guī)劃指標(biāo)校驗(yàn)增量配電網(wǎng)潮流計(jì)算數(shù)據(jù)-》診斷-》-》評(píng)估-》發(fā)現(xiàn)問題1.9微電網(wǎng)潮流計(jì)算后運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估配電網(wǎng)規(guī)劃仿真運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估：規(guī)劃指標(biāo)校驗(yàn)1.9微電網(wǎng)潮流計(jì)算，評(píng)估后，解決方案配電網(wǎng)規(guī)劃調(diào)整：規(guī)劃指標(biāo)校驗(yàn)線路5平均負(fù)載率被控制在80%以內(nèi)。1.9微電網(wǎng)解決方案后評(píng)估配電網(wǎng)規(guī)劃調(diào)整后評(píng)估：規(guī)劃指標(biāo)校驗(yàn)1.10配電臺(tái)區(qū)三相不平衡計(jì)算換相方案計(jì)算臺(tái)區(qū)邊緣計(jì)算，供電指標(biāo)計(jì)算：低電壓，線損/丟電，三相不平衡1.11電力電子設(shè)備在工廠供電系統(tǒng)的諧波問題諧波滲透，仿真計(jì)算，解決方案1.12智慧農(nóng)業(yè)的綜合能源利用土地資源規(guī)劃，水利灌溉，電力驅(qū)動(dòng)，加工1.12智慧農(nóng)業(yè)的綜合能源利用土地資源規(guī)劃，水利灌溉，電力驅(qū)動(dòng)，加工

綜合能源仿真計(jì)算應(yīng)用場(chǎng)景：

電網(wǎng)公司綜合能源規(guī)劃，運(yùn)維/供電服務(wù)，調(diào)控，營(yíng)銷，客戶服務(wù)，新能源接入的信息流，能源流，業(yè)務(wù)流，仿真計(jì)算，診斷，評(píng)估，解決方案；提供平臺(tái)型能源流業(yè)務(wù)統(tǒng)籌貫通，樞紐型能源流梳理，數(shù)據(jù)統(tǒng)一，狀態(tài)準(zhǔn)確，信息流，能量流，業(yè)務(wù)流互通的共享型一體化服務(wù)。這就是三型。實(shí)現(xiàn)堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)和泛在物聯(lián)網(wǎng)的智能化融合。城市綜合能源總規(guī)，控規(guī)，專項(xiàng)規(guī)劃的信息流，能源流，業(yè)務(wù)流，仿真計(jì)算，診斷，評(píng)估，解決方案；提供能源發(fā)展，統(tǒng)籌服務(wù)的輔助決策服務(wù)；城市公共設(shè)施的綜合能源的信息流，能源流，業(yè)務(wù)流，仿真計(jì)算，診斷，評(píng)估，解決方案；eBEIM：智慧型公共設(shè)施能源信息模型eBEIMeData信息流eEnergy能量流eCalculation仿真計(jì)算eEvaluation診斷評(píng)估eSolution解決方案eBusiness業(yè)務(wù)流應(yīng)用場(chǎng)景建模仿真計(jì)算診斷評(píng)估電力與綜合能源系統(tǒng)

目錄

1.綜合能源仿真計(jì)算應(yīng)用場(chǎng)景

2.綜合能源建模

3.綜合能源流計(jì)算

4.綜合能源系統(tǒng)指標(biāo)評(píng)估

5.綜合能源應(yīng)用案例2.1綜合能源建模：五大要素ｅＤａｔａ標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交互模塊ｅＧＩＳ圖模一體化ｅＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎ仿真計(jì)算模塊ｅEvaluation

診斷評(píng)估模塊ｅＳｏｌｕｔｉｏｎ解決方案一、平臺(tái)系統(tǒng)功能模塊簡(jiǎn)紹編號(hào)名稱場(chǎng)景說明一電網(wǎng)數(shù)據(jù)整合ｅＤａｔａ處理電網(wǎng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，CIM，CIME，XML，EXCEL，TXT等格式。導(dǎo)入數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)交互。二數(shù)字化建模ｅModel形成電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化CIM4.0

和圖模一體化電網(wǎng)仿真計(jì)算模型。標(biāo)準(zhǔn)化建模。三電網(wǎng)圖模一體化eGIS在國(guó)網(wǎng)思極，百度，谷歌地圖上展示空間地塊，電網(wǎng)地理位置，圖元，場(chǎng)景，和電網(wǎng)電氣屬性，臺(tái)賬，運(yùn)維記錄，計(jì)算結(jié)果，評(píng)估狀態(tài)，指標(biāo)，和解決方案。地理信息展示。四仿真計(jì)算ｅＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎ需求負(fù)荷計(jì)算，空間負(fù)荷計(jì)算，潮流計(jì)算，三相不平衡潮流計(jì)算，短路電流計(jì)算，保護(hù)協(xié)調(diào)/定值計(jì)算，諧波滲透計(jì)算，供電可靠性計(jì)算，機(jī)電，電磁暫態(tài)等核心計(jì)算技術(shù)。核心計(jì)算計(jì)算五現(xiàn)狀網(wǎng)評(píng)估ｅEvaluate網(wǎng)架評(píng)估，設(shè)備評(píng)估，供電能力評(píng)估，供電裕度評(píng)估等診斷評(píng)估六調(diào)控方案和生產(chǎn)運(yùn)維評(píng)估ｅMaintenance轉(zhuǎn)供能力評(píng)估，運(yùn)行指標(biāo)評(píng)估，運(yùn)行維護(hù)評(píng)估七空間負(fù)荷預(yù)測(cè)ｅＬｏａｄｆｏｃａｓｔ供電區(qū)域劃分，網(wǎng)格，單元，地塊，網(wǎng)架，設(shè)備，指標(biāo)管理，診斷，評(píng)估，和精細(xì)化規(guī)劃決策空間負(fù)荷評(píng)估八規(guī)劃成果ｅＳｏｌｕｔｉｏｎ形成規(guī)劃報(bào)告，圖模在線管理規(guī)劃成果提交九設(shè)計(jì)提交ｅＤｅｓｉｇｎ數(shù)字化提交，進(jìn)行設(shè)備選型，設(shè)計(jì)校驗(yàn)，提交設(shè)計(jì)成果提交一、電網(wǎng)數(shù)據(jù)整合

一電網(wǎng)數(shù)據(jù)整合數(shù)據(jù)支撐導(dǎo)入國(guó)網(wǎng)統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型CIM4.0，SVG數(shù)據(jù)導(dǎo)入CIME調(diào)控?cái)?shù)據(jù)導(dǎo)入可交換XML數(shù)據(jù)導(dǎo)入Excel,CAD,BPA,可描述數(shù)據(jù)源，控規(guī)圖2.2電水氣油煤料能源系統(tǒng)一體建模

電力系統(tǒng)供水系統(tǒng)供氣系統(tǒng)供油系統(tǒng)供料系統(tǒng)供煤系統(tǒng)2.3綜合能源系統(tǒng)組成部分電力 Electricity發(fā)輸變配負(fù)荷水 Water泵路閥泵負(fù)荷汽 Gas泵路閥泵負(fù)荷油 Oil泵路閥泵負(fù)荷煤 Coal泵路閥泵負(fù)荷料 Material泵路閥泵負(fù)荷2.4綜合能源診斷評(píng)估計(jì)算解決方案監(jiān)測(cè),統(tǒng)計(jì)

Monitoringofoperation診斷 Diagnosisofpainareas評(píng)估 Evaluationofproblems仿真計(jì)算 Calculationofenergyflow優(yōu)化 Optimizationofusage解決方案 Solutionofcure1.需求載荷計(jì)算

2.系統(tǒng)設(shè)備選型

3.運(yùn)行潮流計(jì)算/電力三相不平衡潮流計(jì)算4.系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)計(jì)算5.設(shè)備運(yùn)行指標(biāo)計(jì)算

6.故障能源流計(jì)算7.故障保護(hù)協(xié)調(diào)8.能源諧波滲透計(jì)算

9.暫態(tài)過程計(jì)算

10.供能可靠性計(jì)算

11.供能安全性計(jì)算12.供能經(jīng)濟(jì)性計(jì)算13.能源市場(chǎng)交易計(jì)算2.5綜合能源系統(tǒng)建模支撐的計(jì)算功能2.6電網(wǎng)現(xiàn)狀網(wǎng)建模：數(shù)據(jù)源：電網(wǎng)PMS，PIS2.7配網(wǎng)建模：標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)源SG-CIM4.0，用采系統(tǒng)2.8微電網(wǎng)建模：人工建模2.9配電臺(tái)區(qū)建模2.10低壓配電臺(tái)區(qū)建模：三相不平衡計(jì)算-診斷-評(píng)估-方案2.11企業(yè)配電系統(tǒng)建模：實(shí)時(shí)檢測(cè)-計(jì)算-診斷-評(píng)估2.12區(qū)域綜合能源建模：水電汽新能源仿真計(jì)算診斷評(píng)估應(yīng)用場(chǎng)景建模仿真計(jì)算診斷評(píng)估電力與綜合能源系統(tǒng)

目錄

1.綜合能源仿真計(jì)算應(yīng)用場(chǎng)景

2.綜合能源建模

3.綜合能源流計(jì)算方法

4.綜合能源系統(tǒng)指標(biāo)評(píng)估

5.綜合能源應(yīng)用案例二、電網(wǎng)仿真計(jì)算

電網(wǎng)仿真計(jì)算仿真計(jì)算電網(wǎng)潮流計(jì)算短路電流計(jì)算保護(hù)協(xié)調(diào)和定值計(jì)算諧波滲透計(jì)算需求負(fù)荷計(jì)算三相不平衡潮流計(jì)算電弧安全計(jì)算接地網(wǎng)安全計(jì)算電機(jī)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)電暫態(tài)計(jì)算

能源流計(jì)算基本公式：能源歐姆定律IYUI：能量流Y：介質(zhì)導(dǎo)納U：推動(dòng)能量勢(shì)力3.1電網(wǎng)建模基本公式：PU值計(jì)算PU值和短路電流計(jì)算常用公式3.2短路電流計(jì)算方法之一建?；A(chǔ)：PU計(jì)算數(shù)據(jù)繼續(xù)：系統(tǒng)基值定義定義系統(tǒng)基值繼續(xù)Step3:ConvertImpedanceDatausing(9)or(10)繼續(xù)Step4:CalculateFaultImpedances繼續(xù)Step5:計(jì)算短路電流3.3潮流計(jì)算方法之一基本公式繼續(xù)迭代計(jì)算過程潮流計(jì)算例子3母線例子潮流解題Step1–定義初值條件潮流計(jì)算，繼續(xù)建立Y矩陣潮流計(jì)算，繼續(xù)潮流計(jì)算，繼續(xù)Step5–CalculateJacobian-1using(15)潮流計(jì)算，繼續(xù)計(jì)算功角，和電壓偏差值潮流計(jì)算，第二次迭代Step2–(iteration2)Calculateaij,bij,cij,dijusing(4)through(7)潮流計(jì)算，第二次迭代Step3–(iteration2)CalculatePi,Qiusing(8)and(9)潮流計(jì)算，第二次迭代Step4–(iteration2)CalculateΔP,ΔQusing(10)and(11)潮流計(jì)算，第二次迭代Step5–(iteration2)CalculateJacobian-1using(15)潮流計(jì)算，第二次迭代Step6-(iteration2)SolveforΔ

i,ΔVi/Viusing(14)潮流計(jì)算，第二次迭代Step7-(iteration2)Calculate

i,Viforthenextiterationusing(12)and(13)潮流計(jì)算，第三次迭代Step2–(iteration3)Calculateaij,bij,cij,dijusing(4)through(7)潮流計(jì)算，第三次迭代Step3–(iteration3)CalculatePi,Qiusing(8)and(9)潮流計(jì)算，第三次迭代Step4–(iteration3)CalculateΔP,ΔQusing(10)and(11)潮流計(jì)算，第三次迭代Step8-CalculateSijusing(3)潮流計(jì)算后的收獲InloadflowstudiesSij

Sjibecauseoflinelosses.潮流計(jì)算后的收獲Step9-CalculateBranchFlowsIijusing(16)潮流計(jì)算后的收獲Finally,evaluateresults仿真軟件計(jì)算結(jié)果與手工計(jì)算結(jié)果吻合三相不平衡配電臺(tái)區(qū)建模計(jì)算應(yīng)用場(chǎng)景建模仿真計(jì)算診斷評(píng)估電力與綜合能源系統(tǒng)

目錄

1.綜合能源仿真計(jì)算應(yīng)用場(chǎng)景

2.綜合能源建模

3.綜合能源流計(jì)算方法

4.綜合能源系統(tǒng)指標(biāo)評(píng)估

5.綜合能源應(yīng)用案例四綜合能源系統(tǒng)指標(biāo)評(píng)估能量流可靠性評(píng)估能量流安全性評(píng)估能量流經(jīng)濟(jì)性評(píng)估能量流穩(wěn)定性評(píng)估能量流能量質(zhì)量評(píng)估電壓（壓力）波動(dòng)電壓電流三相不平衡諧波滲透線損綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃指標(biāo)評(píng)估綜合能源系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)指標(biāo)評(píng)估三、電網(wǎng)診斷評(píng)估

電網(wǎng)診斷評(píng)估診斷評(píng)估電網(wǎng)規(guī)劃，設(shè)計(jì)，基建，營(yíng)銷，調(diào)控業(yè)務(wù)精細(xì)化診斷運(yùn)營(yíng)指標(biāo)評(píng)估AI優(yōu)選依據(jù)智能化調(diào)控科學(xué)的解決方案指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化校驗(yàn)4.1綜合能源業(yè)務(wù)：規(guī)劃-供服指揮-運(yùn)營(yíng)

電網(wǎng)接入新能源評(píng)估內(nèi)容并網(wǎng)潮流平衡無功電壓短路電流評(píng)估保護(hù)協(xié)調(diào)可靠性安全性經(jīng)濟(jì)性諧波滲透校驗(yàn)4.2綜合能源建模指標(biāo)評(píng)估：新能源接入評(píng)估現(xiàn)狀網(wǎng)評(píng)估配備容量電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)情況分段情況接線模式供電半徑聯(lián)絡(luò)情況4.3綜合能源建模指標(biāo)評(píng)估：現(xiàn)狀網(wǎng)評(píng)估電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)指標(biāo)計(jì)算設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)能源傳輸損耗線損電壓水平諧波滲透指標(biāo)無功功率因數(shù)三相不平衡計(jì)算4.4綜合能源建模指標(biāo)評(píng)估：電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)指標(biāo)計(jì)算4.1.2系統(tǒng)運(yùn)行情況告警4.1.2系統(tǒng)運(yùn)行情況分析報(bào)告4.1.3

系統(tǒng)運(yùn)行情況分析報(bào)告4.1.4設(shè)備運(yùn)行情況告警4.1.5保護(hù)設(shè)備運(yùn)行情況協(xié)調(diào)和告警電網(wǎng)消納能力計(jì)算線路負(fù)荷率區(qū)間分布配變負(fù)荷率區(qū)間分布配備電壓不合格情況儲(chǔ)能接入容量新能源接入容量中壓線路N-1合格率4.5綜合能源建模指標(biāo)評(píng)估：電網(wǎng)消納能力計(jì)算4.5.2輸電線路運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估和解決方案能源轉(zhuǎn)供能力計(jì)算規(guī)劃裕度分析設(shè)計(jì)裕度分析能源調(diào)配能力分析負(fù)荷調(diào)配能力分析綜合能源轉(zhuǎn)供能力分析需求裕度分析4.6綜合能源建模指標(biāo)評(píng)估應(yīng)用場(chǎng)景建模仿真計(jì)算診斷評(píng)估電力與綜合能源系統(tǒng)

目錄

1.綜合能源仿真計(jì)算應(yīng)用場(chǎng)景

2.綜合能源建模

3.綜合能源流計(jì)算

4.綜合能源系統(tǒng)指標(biāo)評(píng)估