随着中国交直流混联输电格局的形成,新能源发电渗透率的不断提高,电力系统的特性越来越复杂,人们对电力系统特性的认知也越来越困难。与此同时,多能互补、源-网-荷-储互动、能量流-信息流-资金流交织的能源互联网蓬勃发展,电力系统不再作为一个孤立的系统运行,多能耦合的能源互联网要求人们对其多方面特性进行全面的了解。上述2 种发展趋势都亟需先进的建模仿真技术手段来辅助对新对象的认知。一方面,传统电力系统的仿真时间尺度需要从毫秒级向微秒级拓展,以适应电力系统的电力电子化趋势;另一方面,仿真对象也在向电、气、热、冷、交通等多领域混合仿真发展。
作为保证电力系统安全、经济、高效运行的基础支撑工具,电力领域仿真软件亟须在性能上不断提升,在功能上不断拓展。为推动电力领域仿真计算技术和国内仿真软件的发展,《电力系统自动化》编辑部组织策划了“电力领域仿真技术”专辑,我非常荣幸地受邀担任本专辑的特约主编,并尽力邀约了该领域专家学者为本专辑撰写论文,展示和分享他们的高水平研究成果。经同行评审,优中选优,本专辑共收录12 篇论文。
考虑到机电暂态仿真技术已相当成熟,当前电力系统正向着电力电子设备高渗透、新能源发电高渗透的方向迈进,电磁暂态仿真技术逐渐成为关注的焦点,本专辑收录的多数论文聚焦于新型电力系统背景下的高性能电磁暂态仿真技术。在新型电力系统的建模仿真技术方面,上海交通大学徐晋等从多个角度对含电力电子设备的电力系统实时仿真领域近年来的研究成果进行了综述。中国南方电网科学研究院有限责任公司郭琦等从建模优化方法、多时间尺度仿真方法和仿真计算方法等方面分析了电力系统建模仿真技术的现状和不足,对建模仿真技术及其应用模式如何更好地适应新型电力系统构建和运行进行了展望。中国电力科学研究院有限公司李亚楼等针对高比例电力电子装备接入后的电力系统安全稳定分析需求,剖析了不同建模方法的技术原理和适用性;描述了机电暂态仿真、电磁暂态仿真、机电-电磁暂态混合仿真、数模混合仿真等不同仿真技术的原理和应用现状,分析了面向未来更大规模新能源接入场景时建模和仿真技术的挑战,给出了应对这些挑战的关键技术方向。积成电子股份有限公司熊卿等针对新型电力系统的全电磁暂态仿真,介绍了提升大规模电网仿真效率和不同时间尺度电力电子系统计算精度的基本思路和实现效果。在电磁暂态仿真工具方面,国网新疆电力有限公司电力科学研究院董雪涛等梳理了现有仿真软件、仿真体系在分析新型电力系统特性方面存在的不足,提出了新型电力系统仿真技术框架,并就目前仿真工具需要关注的技术发展点进行了展望。华北电力大学冯谟可等介绍了中国电磁暂态仿真平台发展方向,对有效提高中国国产平台的市场竞争力提出了建议。清华大学沈沉等针对当前新型电力系统的发展趋势,专门探讨了国产电力领域相关软件在如何提升自身设计理念和如何提高对用户的吸引力及提升用户黏性方面应该开展的工作。
考虑到新型电力系统的信息-物理耦合特性愈发突出,电力市场在促进新型电力系统的源荷平衡方面的特殊地位,以及综合能源系统在多能互补促进新能源消纳方面的重要作用,上海交通大学陈子杰等讨论了基于区块链的分布式能源交易物理-信息仿真平台;中国农业大学夏越等介绍了综合能源系统多时间尺度动态时域仿真关键技术;中国电力科学研究院有限公司杨争林等探讨了电力市场实验能力建设面临的主要挑战、涉及的实验方法理论基础和亟待突破的关键技术。由于多物理场仿真软件是电力设备在设计、制造及运行维护等多业务场景下使用的重要工具,武汉大学程书灿等探讨了研发自主多物理场仿真软件的必要性与面临的技术难题。薛禹胜院士基于多年对信息-物理-社会系统的整体研究成果,为本专辑专门撰文介绍了支持信息-物理-社会系统研究的跨领域交互仿真平台。
当然,仿真计算技术和仿真软件的发展不是一蹴而就的,需要经过长期的研究和探索。相信在众多研究者的不懈努力下,中国电力领域仿真软件会得到很好的发展,并涌现更多、更好的原创性研究与工程实践成果,为中国能源数字化转型提供重要支撑。
最后,衷心感谢众多专家学者的大力支持,感谢各位评审专家的中肯意见,以及《电力系统自动化》编辑部为本专辑的策划、审阅和出版所付出的辛勤工作。