3_面向电力及综合能源的数字化建模及计算分析预测仿真技术_Final

1.8 新能源微网计算评估场景
能量流展示
1.8 新能源微网计算评估场景：
运行状态评估
1.9 微电网计算评估场景
配电网精细化布局：地块资源规划，站点，线缆，廊道，供电单元
1.9 微电网潮流计算
配电网规划仿真潮流：规划指标校验
1.9 微电网潮流计算后运行状态评估
配电增网量规配划仿电真网运行潮状态流评计估算：规数划据指标-》校诊验 断-》-》评估-》发现问题
目录 1. 综合能源仿真计算应用场景 2. 综合能源建模 3. 综合能源流计算 4.综合能源系统指标评估 5. 综合能源应用案例
1.1综合能源计算分析在电网规划建设运营中的应用
指标评估
解决方案
1.2 主网-配网：网架+站点图模一体化应用场景
主配网网架-站点展示实时调控数据及运行方案仿真评估
1.2 城市综合能源发展总规-控规-专项规划布局
电水汽煤油等综合能源发展负荷预测和站点廊道布局
1.3 城市综合能源和新能源布局 水电汽新能源综合应用规划运营
1.4综合能源计算分析在工矿企业供能系统中应用
工矿企业供能系统诊断评估仿真计算提供解决方案
一、工矿企业供能系统异常问题 1.异常或故障下，提供电气系统建模诊断评估,解决方案，具体包括现状态评估， 问题查找和分析计算，提供解决措施。 2.“闪停”诊断,解决方案。 3.故障时，保护越级跳闸，扩大停电事故；保护协调。 4.电机负荷“跌落”。电机群启动。 5.保护熔断器无故障熔断。 6.谐波，波形畸变，供电系统自然谐振。
八 规划成果 ｅＳｏｌｕｔｉｏｎ
网架评估，设备评估， 供电能力评估， 供电裕度评估等
转供能力评估， 运行指标评估，
供电区域划分，网格，单元，地块，网架，设备，指标管 理，诊断，评估，和精细化规划决策
形成规划报告，图模在线管理
诊断评估
运行维护评估 空间负荷评估 规划成果提交
一、电网数据整合
一
导入国网统一数据模型CIM4.0，SVG数据
发输 变 配 负荷 泵路 阀 泵 负荷 泵路 阀 泵 负荷 泵路 阀 泵 负荷 泵路 阀 泵 负荷 泵路 阀 泵 负荷
2.4 综合能源诊断评估计算解决方案
监测,统计 Monitoring of operation
诊断
Diagnosis of pain areas
评估
Evaluation of problems
导入数据数据交互。
二 数字化建模 ｅModel
形成电网标准化 CIM4.0 和图模一体化电网仿真计算模型。 标准化建模。
三 电网图模一体化 eGIS
在国网思极，百度，谷歌地图上展示空间地块，电网地理 地理信息展示。 位置，图元，场景，和电网电气属性，台账，运维记录， 计算结果，评估状态，指标，和解决方案。
四 仿真计算
需求负荷计算，空间负荷计算，潮流计算，三相不平衡潮 核心计算计算
ｅＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎ 流计算，短路电流计算，保护协调/定值计算，谐波渗透计
算，供电可靠性计算，机电，电磁暂态等核心计算技术。
五 现状网评估 ｅEvaluate
六 调控方案和生产运维评估 ｅMaintenance
七 空间负荷预测 ｅＬｏａｄｆｏｃａｓｔ
二、工矿企业配电系统优化: 1.无功补偿系统优化， 2.谐波治理方案， 3.保护定值配置和协调动作评估， 4.需求侧响应建议方案， 5.节能设计分析方案， 6.电气系统评估与改进方案研究 7.安全性评估, 8.供电可靠性评估, 9.经济性评估等。
1.4综合能源计算分析在工矿企业供能系统中应用
智慧城市新能源及综合能源诊断评估仿真计算及解决方案
Step 5 – (iteration 2) Calculate Jacobian-1 using (15)
潮流计算，第二次迭代
Step 6 - (iteration 2) Solve for Δ i, ΔVi/ Vi using (14)
ຫໍສະໝຸດ Baidu
潮流计算，第二次迭代
Step 7 - (iteration 2) Calculate i, Vi for the next iteration using (12) and (13)
1.9 微电网潮流计算，评估后，解决方案
配电网规划调整：规划指标校验
1.9 微电网解决方案后评估
配电网规划调整后评估：规划指标校验
线路5 平均负载率被控制在 80% 以内。
1.10 配电台区三相不平衡计算换相方案计算
台区边缘计算，供电指标计算：低电压，线损/丢电，三相不平衡
1.11 电力电子设备在工厂供电系统的谐波问题
Step 3: Convert Impedance Data using (9) or (10)
继续
Step 4: Calculate Fault Impedances
继续
Step 5: 计算短路电流
3.3 潮流计算方法之一
基本公式
继续
迭代计算过程
潮流计算例子
3 母线例子
潮流解题
电
力
与
综
合
能 源 系
应用 场景
建模
仿真 计算
诊断 评估
统
目录 1. 综合能源仿真计算应用场景 2. 综合能源建模 3. 综合能源流计算方法 4.综合能源系统指标评估 5. 综合能源应用案例
电
网
仿
需求负荷计算 电网潮流计算
真
三相不平衡潮流计算
计
短路电流计算
算
仿真 计算
保护协调和定值计算 谐波渗透计算 电弧安全计算
仿真计算 Calculation of energy flow
优化
Optimization of usage
解决方案 Solution of cure
2.5 综合能源系统建模支撑的计算功能
1.需求载荷计算 2.系统设备选型 3.运行潮流计算/电力三相不平衡潮流计算 4.系统运行指标计算 5.设备运行指标计算 6.故障能源流计算 7.故障保护协调 8.能源谐波渗透计算 9.暂态过程计算 10.供能可靠性计算 11.供能安全性计算 12.供能经济性计算 13.能源市场交易计算
Step 1 – 定义初值条件
潮流计算，继续
建立Y矩阵
潮流计算，继续
潮流计算，继续
Step 5 – Calculate Jacobian-1 using (15)
潮流计算，继续
计算功角，和电压偏差值
潮流计算，第二次迭代
Step 2 – (iteration 2) Calculate aij, bij, cij, dij using (4) through (7)
潮流计算，第二次迭代
Step 3 – (iteration 2) Calculate Pi, Qi using (8) and (9)
潮流计算，第二次迭代
Step 4 – (iteration 2) Calculate ΔP, ΔQ using (10) and (11)
潮流计算，第二次迭代
2.6 电网现状网建模：数据源：电网PMS，PIS
2.7配网建模：标准数据源SG-CIM4.0，用采系统
2.8微电网建模：人工建模
2.9配电台区建模
2.10低压配电台区建模：三相不平衡计算-诊断-评估-方案
2.11企业配电系统建模：实时检测-计算-诊断-评估
2.12 区域综合能源建模：水电汽新能源仿真计算诊断评估
主讲人：李金贵
李金贵，清华大学电机系毕业，中国电力研究院硕士毕业，美国波特兰州立大学硕士 毕业；美国电气职业工程师执照；IEEE PES & IAS会员；从1986年至今先后在美国能源 部研究机构BPA；美国SKM电气软件；美国DOCU电气软件开发电力系统仿真软件30多年。
目录 1. 综合能源仿真计算应用场景 2. 综合能源建模 3. 综合能源流计算 4. 综合能源系统指标评估 5. 综合能源应用案例
城市综合能源总规，控规，专项规划的信息流，能源流，业务流，仿真计 算，诊断，评估，解决方案；提供能源发展，统筹服务的辅助决策服务；
城市公共设施的综合能源的信息流，能源流，业务流，仿真计算，诊断， 评估，解决方案；
eBEIM：智慧型公共设施能源信息模型
eBusiness 业务流
eData 信息流
电 网
数据 支撑
导入CIME调控数据 导入可交换XML数据
导入 Excel, CAD,BPA,可描述数据源，控规图
数
据
整
合
2.2 电水气油煤料能源系统一体建模
电力系统 供水系统 供气系统 供油系统 供煤系统 供料系统
2.3 综合能源系统组成部分
电力 水 汽 油 煤 料
Electricity Water Gas Oil Coal Material
1.5 综合能源能耗检测在线诊断评估解决方案
大型高耗能企业综合能源在线仿真计算解决方案
1.5 综合能源能耗检测在线诊断评估解决方案
大型高耗能企业能源拓扑关系：总体建模
1.5 综合能源能耗检测在线诊断评估解决方案
大型高耗能企业能源拓扑关系：供电分厂
1.5 综合能源能耗检测在线诊断评估解决方案
大型高耗能企业能源拓扑关系：供电单元在线计算决策
四、 智慧城市 1. 城市充电系统的规划，运营一体化 2. 城市新能源，微网，增量电网的规划，设计，运营一体化 3. 风力发电EMS 4. 光伏发电EMS 5. 储能系统EMS 6. 充电桩运营EMS
五、 综合能源 1. 电，水，油，气，煤，料一体化规划平台 2. 供需计算分析 3. 能量潮流计算分析 4. 能源流监测和能效分析 5. 系统异常告警 6. 运维工单管理
潮流计算，第三次迭代
Step 2 – (iteration 3) Calculate aij, bij, cij, dij using (4) through (7)
潮流计算，第三次迭代
eEnergy 能量流
eBEIM
eSolution 解决方案
eEvaluation 诊断评估
eCalculation 仿真计算
电
力
与
综
合
能 源 系
应用 场景
建模
仿真 计算
诊断 评估
统
目录 1. 综合能源仿真计算应用场景 2. 综合能源建模 3. 综合能源流计算 4.综合能源系统指标评估 5. 综合能源应用案例
接地网安全计算
电机启动计算
机电暂态计算
二、电网仿真计算
能源流计算基本公式： 能源欧姆定律
I YU I ：能量流 Y：介质导纳 U：推动能量势力
3.1电网建模基本公式：PU值计算
PU值和短路电流计算常用公式
3.2 短路电流计算方法之一
建模基础：PU计算数据
继续：系统基值定义
定义系统基值
继续
2.1 综合能源建模：五大要素
ｅＤａｔａ 标准数据交互模块
ｅＧＩＳ 图模一体化
ｅＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
仿真计算模块
ｅEvaluation
诊断评估模块
ｅＳｏｌｕｔｉｏｎ
解决方案
编 名称 号
场景
一、平台说系明统功能模块简绍
一 电网数据整合 ｅＤａｔａ
处理 电网数据数据，CIM， CIME，XML， EXCEL， TXT等格式。
谐波渗透，仿真计算，解决方案
1.12 智慧农业的综合能源利用
土地资源规划，水利灌溉，电力驱动，加工
1.12 智慧农业的综合能源利用
土地资源规划，水利灌溉，电力驱动，加工
综合能源仿真计算应用场景：
电网公司综合能源规划，运维/供电服务，调控，营销，客户服务，新能源 接入的信息流，能源流，业务流，仿真计算，诊断，评估，解决方案；提 供平台型能源流业务统筹贯通，枢纽型能源流梳理，数据统一，状态准确， 信息流，能量流，业务流互通的共享型一体化服务。这就是三型。实现坚 强电网和泛在物联网的智能化融合。
面向电力及综合能源的 数字化建模及计算分析预测仿真技术
李金贵-美国注册职业电力工程师 2019-09-20 20PM
内容简介
《电力系统和综合能源的数字化建模和计算分析预测仿真技术》是一个传统的，又新型 的应用技术。 在数字中国，智慧城市，泛在物联网的强力推动下，智慧能源，智慧电网的 发展规划，供能服务，运营的决策过程中，提出了业务指标的计算，运行过程的仿真计算 的需求。这次交流的内容和目的是从综合能源源-输-配-用的数字化，业务化图模一体化建 模，仿真计算，诊断评估，解决方案几个方面做一个简要简绍，希望引起各方专家和同行 的讨论和关注，不妥之处也请多多指正。
1.5 综合能源能耗检测在线诊断评估解决方案
大型高耗能企业能源拓扑关系：供电设备在线计算决策
1.6 综合能源园区规划布局运营维护仿真计算决策
综合能源资源规划，站点，廊道布局
1.7 重点工业园区综合能源规划运营仿真计算
企业综合能源站点布局
1.8 新能源微网计算评估场景
新能源接入电网指标计算及接入评估