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新型电力系统数字动模实验平台UREP
新型电力系统仿真分析、测试验证。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 随着“双碳目标”国家能源战略的确定和新型电力系统概念的提出,我国能源转型力度持续加大,逐步形成了大量新能源接入电力系统的局面。由于风能、太阳能等新能源与常规能源禀性差别很大,其并网发电系统具有显著不确定性、波动性和机械惯量缺失等特点。此外,高比例电力电子装备、新一代直流输电、多能互补的综合能源、各类大规模储能电站、各种通信及自动化新技术装置等因素使得新型电力系统组成要素愈加复杂,动态特性蕴含诸多未知,造成系统规划设计、装备制造、系统集成和运行控制等都面临史无前例的挑战。目前,电力科研院所、规划设计单位、装备制造厂家、教育培训机构等对新型电力系统开展仿真分析、测试验证的需求很大、很迫切。同时看到,新型电力系统的这些新型场景对仿真技术要求苛刻,门槛很高。 1)新型电力系统需要精细化动态模拟。人们对新型电力系统动态行为的认识还不够深入,无论是基础理论层面还是工程技术层面还处于广泛讨论、观点碰撞或局部示范试验阶段。然而,电力设施的新技术路线试错成本极高,不太可能对所有备选方案和技术选项都逐一示范。因此,开展大量深入的仿真研究是推进新型电力系统实施的必要手段。对于新型电力系统,需要深入开展仿真研究的领域包括:①新型电网体系结构研究;②新能源接入电网关键技术; ③ 新能源电网保护与自动化技术; ④源网荷储协同控制与优化调度;⑤新型配电网的电能质量分析与控制;⑥人工智能等新技术对新型电力系统的支撑。 2)新能源基地并网需要做稳定性评估。大规模陆上及海上风电集中接入局部电网有可能引发次/超同步振荡、宽频谐波谐振等电网安全稳定性问题,需要对这些问题进行机理及应对策略分析。所以需要对包含多类型新能源装备的局部电网做精细化动模仿真测试。然而,百千台级风光机组电磁暂态详细建模与仿真是一个卡脖子难题。 3)软、硬件在环仿真是必要的。新能源及储能电站的电力电子变流器控制及保护策略是厂家核心机密,对外不公开。由于控保策略对装置外特性及其接入系统的响应特性有重要影响,故需要分析内部核心控保策略。需要将新能源及储能控制器实物或黑盒模型接入测试平台开展动模仿真,以对其多时间尺度动态响应特性进行精细化分析。软、硬件在环试验对仿真平台提出了更高要求。 4)超大规模储能电站的仿真难度大。①单个储能机组的设备形态发生改变,从两/三电平变流器向模块化多电平变流器(MMC)的复杂结构演变,甚至采用储能跟变流器集成,故需要对这种复杂新形态做精细化测试验证。②超大规模、超大机组的储能电站包含较多并联储能单元或者储能机组,吉瓦时级储能电站,需上百台机组并联。另外,储能变流器的控制策略正从电流源型向电压源型转变,控制策略趋于复杂化,故需要大量的储能变流器的控制装置接入测试平台,才能对实现对储能单机以及多机之间协调控制性能测试,进而实现超大规模、超大机组的储能电站的精细化仿真。 5)现代直流输电控制与保护测试提出更高要求。超/特高压直流输电系统应用于新能源基地外送的控制保护策略及其硬件在环试验对实时仿真平台硬件资源要求苛刻,既要对直流输电系统建模,又要对新能源基地建模,应用场景的复杂性对仿真平台要求更高。 1 技术分析(创新性、先进性、独占性) 1.1 国产化实时仿真技术现状 实时仿真是指仿真模型执行进度与系统时钟完全同步的一类仿真,具备这种特性的仿真装置称为实时仿真器。新型电力系统的认知、试验、生产、培训需求快速增长,形成了实时仿真领域巨大潜在市场。但目前RTDS、RT-LAB等进口设备依旧垄断市场,对于大规模新能源场站、县域规模万节点级电力系统、多端特高压直流输电等应用场景电磁暂态仿真,所需的仿真资源巨大,平台造价极高。且关键核心技术处于卡脖子状态,平台应用的灵活性和开放性受到很大限制。只有开发和推广国产化实时仿真技术才能为顺利推进新型电力系统建设过程中的研究和生产提供自主可控的工具和手段。 1.2 UREP与进口设备的对比试验  为了实现电力实时仿真器的国产化替代,彻底解决电力实时仿真领域的技术“卡脖子”问题,国产实时仿真器UREP需要与国际主流技术进行对比,力求达到甚至超过目前世界最先进的技术。对标对象为行业公认的电力系统实时仿真仪(RTDS)和行业广泛使用的RTLAB,以上两款设备均为加拿大生产。对比试验方案如图1-1所示。制定标准(典型)测试算例,分别在UREP、RTDS和RTLAB环境下搭建测试算例的仿真模型,在完全相同的测试条件和试验内容下得到各种仿真器的仿真结果,比较仿真结果的一致性。同时比对仿真规模、建模效率和编译时间等关键指标。             图1-1  国产UREP与进口设备对标方案 1.2.1电气网络仿真对比    图1-2表示了一个多支路网络,基于图1-1中三种仿真器搭建该模型,通过不断增加支路数扩大网络规模,直到仿真器过载,得到仿真器的算力极限。         图1-2  多支路电气网络 在50us仿真步长下,对于图1-2案例RTLAB最大仿真规模为78个 三相节点,UREP也为78个 三相节点,二者相同。在编译速度方面,RTLAB编译时间为3分52秒,UREP编译时间为1分12秒,UREP是RTLAB的3.22倍。      图1-3  基于RTDS的仿真模型  当基于RTDS建模时,如图2-5,每块PB5最多允许24个节点;当基于NovaCor建模时,在超大步长150us下可以达到100节点,在50us步长下仿真规模未知。 2.2.2 双馈风机仿真对比   双馈风机含有电机、传动链、电力电子变流器和控制系统,是具有代表性的新能源元件。在在50us仿真步长下,对于如图1-4案例,RTLAB最大仿真规模为6台,UREP也为6台,二者相同。在编译速度方面,RTLAB编译时间为7分0秒,UREP编译时间为2分12秒,UREP是RTLAB的3.18倍。                图1-4  双馈风机测试案例 2.2.3 直流输电仿真对比   直流输电是最复杂的电力电子装备,有换流阀、阀控制器、极控制器、站控制器等一次和二次系统,是实时仿真领域的难点,也是检验仿真器能力的试金石。图1-5是双端单极直流输电系统测试用例,每端包含2个六脉波桥,控制保护包括了阀控、极控和主控模型,封装于蓝色模块内。   图1-5 双端单极直流输电系统测试用例 将图1-5所示算例分别在RTLAB和UREP中建模运行,在单核可用资源下,若仿真对象为电气主系统和控制保护组成的整个系统,则RTLAB过载,UREP也过载。若仿真对象仅为电气主系统(即双侧电源、交直流滤波器和4个6脉波桥),则RTLAB和UREP均不过载。在编译速度方面,RTLAB编译时间为3分40秒,UREP编译时间为1分11秒,UREP是RTLAB的3.10倍。 2.2.4 同步发电机组仿真对比    同步发电机目前仍是电力系统主力电源,是电力系统的主要仿真对象。同步发电机组模型包括同步发电机、调速器、励磁调节器及升压变。搭建多台同步电机并列运行算例,如图1-6所示。   图1-6  同步电机并列运行算例 在50us仿真步长下,对于图1-6案例RTLAB最大仿真规模为11台,UREP为13台。在编译速度方面,RTLAB编译时间为3分51秒,UREP编译时间为1分16秒,UREP是RTLAB的3.04倍。 2.2.5 最小步长对比 基于CPU的最小仿真步长能够体现仿真计算时间的抖动问题,抖动越小,允许的仿真步长就越小。因此,通过比较最小仿真步长,也可以反映仿真器的计算性能。仿真对象采用单台双馈风机,模型包括风力机、绕线异步电机、机侧变流器、网侧变流器、主动系统、所接入的配电网等元素,如图1-7所示。             图1-7  测试最小步长算例 经测试,RTLAB最小仿真步长为24us,UREP最小仿真步长为20us。可见,UREP具有更小的仿真抖动。 2.2.6 仿真精度对比 为了验证国产UREP的仿真精度,采取和RTDS交叉对比验证方法说明UREP的仿真精度。电力系统仿真包括电磁暂态和机电暂态,因此,从电磁暂态和机电暂态两个方面进行对比,同时考虑各种应用场景,以覆盖各种情形。电磁暂态检测案例的电网拓扑如图1-8所示。 图1-8 电磁暂态检测使用案例 无穷大电源电压等级为110kV,频率为50Hz,系统内阻抗为;L1、L3线路阻抗为,L2、L4线路阻抗为, T1、T2两变压器的额定容量均为,短路电压,空载损耗,空载电流,短路损耗,变比,高低压绕组均为Y形联结;假设系统A1、B1、A、B处供电负荷为(5+j1)MVA,C1和C处供电负荷为1+j0.1MVA。UREP建模如图1-9所示。   图1-9 电磁暂态检测案例的UREP仿真模型 基于RTDS建立电磁暂态案例的仿真模型如图1-10所示,其电压过零点短路控制如图1-10所示。   图1-10  RTDS仿真模型   图1-11  RTDS电压过零点短路控制结构 对上述模型,分别使用UREP和RTDS进行实时仿真,仿真时间为0.2s,短路故障发生在0.06s-0.16s之间,仿真步长为100微秒,横轴表示在0.2s时间内仿真采样点数,纵轴表示母线电压、电流,单位分别为V、A。在母线A点处发生三相短路,短路前后及短路期间的三相电压波形如图16-7。为了显示细微之处,将图1-12局部放大后,如图1-13。   图1-12  A点发生三相短路时三相电压波形   图1-13  A点处发生三相短路时三相电压波形局部放大 点划线为RTDS仿真结果,虚线为UREP仿真结果。可以看出,两种仿真结果高度重合,表现出电磁暂态仿真结果的高度一致。电磁暂态过程除了表现在电压动态还表现在电流动态,短路前后及短路期间的三相短路电流波形如图1-14。   图1-14 A点处发生三相短路时三相电流波形 图1-15  A点处发生三相短路时三相电流波形局部放大图 1.3  对标结论 (1)在内核资源完全等同条件下,国产UREP和RTLAB的仿真算力基本相同,即内核授权数相同条件下,具有相同的仿真规模。 (2)国产UREP的建模效率和编译速度远远高于RTLAB。小规模场景下,UREP是RTLAB的3倍左右,大规模场景下UREP是RTLAB的45倍左右。 (3)在仿真对象完全相同的条件下,国产UREP和RTDS的电磁暂态仿真结果完全相同,二者交叉对比没有差别。
贵州大学 2022-08-15
一种电力网动态模型及其构建方法
本发明公开了一种电力网动态模型及其构建方法,该模型包括 模拟发电机组、模拟输电线路、模拟变压器组、模拟负载以及强迫零 序电流分配器,模拟输电线路采用等值链型电路以分段集中参数来模 拟原型输电线路分布参数,强迫零序电流分配器串联于模拟输电线路 中,强迫零序电流分配器包括铁芯单元和四相输电线,四相输电线缠 绕于铁芯单元上,且每相输电线缠绕圈数相等,每相输电线缠绕方向 相同;强迫零序电流分配器用于使 A、B、C 三相电流合成的零序电流 值与 N 相上测量的零序电流值相等且方向相反。所构建的模型能够全 面真
华中科技大学 2021-04-14
技术需求:智能电力监护系统、电气自动化控制
智能电力监护系统、电气自动化控制 高压输配新产品,配电自动化创新技术
山东金人电气有限公司 2021-08-19
一种电力工程用的安全检测装置
本发明涉及电力检测技术领域,公开了一种电力工程用的安全检测装置,包括电力安全检测装置、支撑腿、气体泄露检测机构、电力数据检测机构和冷却除尘机构,支撑腿的上端连接有伸缩柱,伸缩柱安装于电力安全检测装置的底部,支撑腿的底部固定设有底座,气体泄露检测机构转动连接于电力安全检测装置的右侧上端,电力数据检测机构固定分布于电力安全检测装置的左侧上端,冷却除尘机构设于电力安全检测装置的左侧下端。本发明适应不同工作环境的需求,实现了三维空间内的灵活调节准确检测气体泄露,实现了检测线路自动收放,确保了检测线路与电力工程设备之间的稳定连接检测,既能预防过热故障进行吹风冷却,又能吸风除尘。
南京工程学院 2021-01-12
2010新版心肺复苏模拟人,电力急救培训模型
产品详细介绍上海中弘公司专业生产、供应高级大屏幕液晶彩显全自动电脑心肺复苏训练模拟人、电力急救培训模拟人产品,款式齐全远销全国各大系统单位,深受用户的一致好评。  产品介绍:该心肺复苏模拟人产品采用美国心脏学会(AHA)2010国际心肺复苏(CPR)&心血管急救(ECC)新指南标准设计,并在原来的普通型的基础上进行升级,率先开发出专门针对社会心肺复苏普及与医学院校、医疗卫生系统培训使用的超新一代产品,其造型更完美、功能更强大、操作更方便的领先心肺复苏模拟人产品。执行标准:美国心脏学会(AHA)2010国际心肺复苏(CPR)&心血管急救(ECC)新指南标准功能特点: ■ 大屏幕液晶显示人工呼吸与胸外按压、脉搏心电动态的模拟显示。 ■ 模拟标准气道开放。■ 2010(新标准):先C胸外按压→A开放气道→B人工呼吸操作流程。■ 人工手位胸外按压指示灯显示、液晶计数显示、语言提示:    · 按压位置正确、错误的指示灯显示;液晶计数显示;错误的语言提示。    · 按压强度正确(5-6cm区域)、错误(5-6cm区域)的显示分别由条形(黄、绿、红)数码指示灯移动的动态反馈显示CPR按压深度;正确、错误的液晶计数显示及错误的语言提示。 ■ 人工口对口呼吸(吹气)的指示灯显示、液晶计数显示、语言提示:    · 吹入的潮气量500ml-600ml-1000ml的显示由条形(黄、绿、红)数码指示灯移动的动态反馈显示吹气量度;正确、错误的液晶计数显示及错误的语言提示。   ·每吹气一次或胸外按压一次,心跳多会在液晶屏上显示一次心电图,操作成功后,电脑显示器上的液晶屏上会显示正常动态的心电图;■ 按压与人工呼吸比:30:2(单人或双人) ■ 操作周期:先有效胸外按压30次再有效2次人工吹气既30:2五个循环周期CPR操作;■ 操作频率:最新国际标准:至少100次/分。■ 操作方式:训练操作;考核操作。 ■ 操作时间:以秒为单位计时。 ■ 语言设定:可进行语言提示设定及提示音量调节设定;或关闭语言提示设定。■ 成绩打印:操作结果可热敏打印成绩单。 ■ 检查瞳孔反应:考核操作前和考核程序操作完成后模拟瞳孔由散大、缩小的自动动态变化过程的真实体现。 ■ 检查颈动脉反应:用手触摸检查,模拟按压操作过程中的颈动脉自动搏动反应;以及考核程序操作完成后颈动脉自动搏动反应的真实体现。 ■ 电源状态:采用220V电源,经过稳压器稳压输出电源24V。 材料特点:面皮肤、颈皮肤、胸皮肤、头发,采用进口热塑弹性体混合胶材料,由不锈钢摸具、经注塑机高温注压而成,具有解剖标志准确、手感真实、肤色统一、形态逼真、外形美观、经久耐用、消毒清洗不变形、拆装更换方便等特点,其材料达到国外同等水平。 标准套配置:■ 高级复苏全身模拟人一具;■ 高级大屏幕电脑显示器一台;■ 豪华手拉式人体硬塑箱一只;■ 复苏操作垫一条;■ 一次性消毒屏障面膜(50张/盒)一盒;■ 可换肺囊装置五套;■ 热敏打印纸两卷;■ 使用手册一本;■2010国际最新操作指南光盘1盘。相关产品:高级心肺复苏训练模拟人(计算机控制)     心肺复苏模拟人(大屏幕液晶彩显)        电脑心肺复苏模拟人(语言提示液晶屏)     高级移动显示自动电脑心肺复苏模型       高级自动电脑心肺复苏模拟人             高级半身数码打印心肺复苏训练模拟人     半身心肺复苏训练模拟人                 高级儿童心肺复苏模拟人                 高级婴儿心肺复苏模拟人  http://www.shzhonghong.com/model/20100329140806.html
上海中弘科教设备有限公司 2021-08-23
基于匹配理论的D2D异构网络高能效资源分配技术研究
D2D 异构网络技术(即终端直通技术),不需要通过基站或核心网进行数据中转和处理,只需在移动终端之间建立通信链路即可直接传输数据,为突破上述技术瓶颈提供了一种新型的网络架构。目前,D2D 技术已被IMT-2020(5G)推进组确定为第5代移动通信系统的关键技术之一。然而,D2D 通信无线资源分配方面的研究,必须考虑能量效率和能量使用的优化。由于移动终端的电池容量有限,一旦忽视数据传输中对能量效率的优化,将使得数据传输由于能量枯竭而中断,重要信息无法及时传达,严重影响服务质量和用户体验。针对4G 智能手机的用户调查结果表明,只有不到25%的用户对手机续航时间表示满意,手机续航时间已经成为影响用户满意度和品牌忠诚度的关键因素之一。   课题组深入研究了频谱效率和能量效率之间的内在关联,其研究结果表明,在考虑实际电路功率损耗的情况下,频谱效率和能量效率不再是简单的单调递减关系,而是随着频谱效率的增加,能量效率呈现先单调递增后单调递减的特性。通过上述分析可以看出,如果一味追求高频谱效率和高吞吐量,将会带来移动终端能量效率的大幅度下降。因此,课题组针对D2D异构网络频谱资源复用的复杂场景,将针对能效最优的NP难联合资源分配问题转换为用户偏好下的随信道状态和干扰水平而动态变化的一对一匹配问题,并通过采用稳定匹配理论、非合作博弈理论、非线性优化理论来解决能效优化问题。研究结果表明,在保障QoS情况下,相比传统的高谱效资源分配方法,该方案可以将移动终端的功率消耗降低200%以上。,本项目的核心研究方向正是将节能减排战略方针落实到移动通信的基础研究领域中,与国家中长期科技发展方向和国际通信产业长期发展趋势相一致,将在技术、环境和经济等多个方面具有重要的研究意义和实用价值。    课题组负责人周振宇自参加工作起即投入到异构网络资源分配、干扰协调、移动性管理、自组织组网等方面的研究工作中,作为项目负责人,先后主持了多项国家级、省部级科研项目,包括国家自然科学基金青年科学基金项目、北京市自然科学基金青年科学基金项目、北京市优秀人才计划项目等,积累了深厚的理论基础和丰富的研究经验。以 第 一 作 者 和 通 信 作 者 在 IEEE Transactions on Communications 、IEEE Transactions on Vehicular Technology、IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems、IEEE Transactions on Green Communications and Networking、IEEE Journal on Selected Areas in Communications、IEEE Transactions on Industrial Informatics等通信领域主流期刊发表论文30 余篇,在IEEE ICC、IEEE Globecom 等通信领域旗舰会议发表文章30 余篇,其中2 篇论文入选ESI 高被引论文。   其研究工作已被 Prof. Zhu Han(IEEE Fellow)、Prof. Weihua Zhuang(加拿大工程院院士、IEEE Fellow)、Prof. Sherman Shen(加拿大工程院院士、IEEE Fellow)、Prof. Vincent Poor(美国科学院院士、加拿大科学院院士、英国皇家科学院院士、IEEE Fellow)、Prof. Andreas Molisch(奥地利科学院院士、IEEE Fellow)、易芝玲教授(中国移动研究院首席科学家)以及JSAC、IEEE Transactions on Wireless Communications、IEEE Communications Magazine 等通信领域顶级期刊引用和正面评价。荣获IET Communications 最佳期刊论文奖(the IET Premium Award in 2017,每年在全球范围内仅选拔1 篇)、IEEE 通信协会绿色通信与计算专委会最佳论文奖(IEEE ComSoc Green Communications and Computing Technical Committee 2017 Best Paper Award,在IEEE Globecom 2017 会议上颁奖)   目前担任 IEEE Access、Transactions on Emerging Telecommunications Technologies、IEEE Communications Magazine 等国际学术期刊的编辑及客座编辑,担任IEEE ISADS’15 智能电网通信与网络技术专题研讨会联合主席,担任IEEE Globecom、IEEE ICC、IEEE WCNC、IEEE VTC、IEEE PIRMC、IEEE CCNC、IEEE APCC 等国际学术会议的技术委员会委员。在国际标准化方面,担任IEEE 异构网络授权/非授权频谱融合标委会工作组骨干成员(IEEE Standards Association, P1932.1 Working Group, “Licensed/Unlicensed Spectrum Interoperability in Wireless Mobile Networks”)。应邀在IEEE 车辆技术协会旗舰会议IEEE VTC’18 上作Tutorial 报告(报告题目:Internet of Vehicles: When SDN, Edge Computing and Big Data Meet Intelligent Transport Systems)。2016 年入选北京市委组织部“北京市优秀人才计划”,2017 年入选IEEE 高级会员(IEEE Senior Member)。   该研究由中国国家自然科学基金委项目61601180和61601181,中央高校基础研究基金资助项目2014MS08和2016MS17,日本学术振兴会JSPS KAKENHI 26730056, JP15K15976和JP16K00117以及JSPS A3 Foresight等项目资助。
华北电力大学 2021-02-01
低渗致密油藏自驱动多效活性纳米粒子提高采收率技术
中国地质大学(北京) 2021-05-10
一种带蓄热的太阳能双效吸收式热泵烘干系统
本发明公开了一种带蓄热的太阳能双效吸收式热泵烘干系统,该系统通过将升温型吸收式热泵和增量型吸收式热泵的复合叠加,针对不同烘干环境的不同烘干量/温度要求,通过阀门的开关实现两套吸收式热泵系统的切换,以太阳能集热器内导热油作为热源,溴化锂吸收式热泵机组制取热风进行烘干操作,配备的蓄热罐可以将多余的太阳能储存,随时备用;本发明系统通过一套机组实现了两种工作
东南大学 2021-04-14
基于电压差值和电流差值测量变压器能效的装置及方法
本发明提出一种基于电压差值和电流差值测量变压器能效的装置及方法。它涉及到功率测量和能效 计量领域,它是为了提高能效测量的精度。本方法使用电压、电流取差值以降低被测量(功率)的量级 差异,通过适当的电路变换,将被测量变压器的损耗功率从输入功率与输出功率的差值,变为两个较小 功率之和加以测量。这种测量方法可以将两个较大电学量的差值测量转化为两个较小电学量的总和,从 而提高测量精度。本方法可以在变压器运行状态下进行能效测量,相比于变压器离线检测更具有
武汉大学 2021-04-14
一种与湖羊睾丸重量主效QTL有关的SNP分子标记及其应用
本发明公开了一种与湖羊睾丸重量主效QTL有关的SNP分子标记及其应用,属于遗传育种和分子生物学领域。该SNP分子标记位于绵羊11号染色体第54289512位碱基,该位点处出现C和T两种等位基因的多态性。该SNP位点的不同基因型与湖羊睾丸重量显著相关,其中CC基因型个体的睾丸重量显著高于TC和TT基因型(P<0.01)。将所述SNP分子标记应用于高繁殖力种公羊的早期选育,对提高羊群生产能力和增加养殖效益具有重要意义。
兰州大学 2021-01-12
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