国孚电力开启数字化仿真业务

随着能源互联网技术、大数据技术的发展，以国家电网公司为代表的能源公司运营模式发生了很大变化，开始由单一能源供应向综合能源服务、由向用户直接售电到合同能源管理等多种商业运营模式、由供应电力等实物商品向提供数字化虚拟服务转变。在此形势下，国孚电力作为一个传统的输变电设计咨询公司，紧跟时代和国家电网的步伐，转变业务模式，在常规电力设计基础上开展综合能源业务以及相关的产品设备技术研究，同时开启了数字化仿真业务。

结合公司业务发展需求及定位，数字化仿真业务立足于项目设计规划的仿真验证，逐步开展包含系统规划仿真、系统运行仿真、虚拟调试及超前仿真验证等的数字化仿真验证业务，同时结合用户需求，融合现有远程测量、一体化监控、在线监测等技术，打造服务电力行业的基于数字孪生技术的三维可视化全景信息平台，为客户提供越来越多地增值服务。

三维可视化全景信息平台基于三维建模、数字孪生等技术，建立综合能源系统数字孪生体，实现设备三维可视化，同时可打通系统原有监控系统、智能辅控系统等，实现设备状态三维可视化，并在此基础上建立专家信息库，对系统运行、能效等进行优化。

国孚电力电网数字孪生应用

数字化仿真验证业务基于数字化仿真平台，搭建综合能源系统全数字仿真模型，开展全数字综合能源系统仿真研究，包括观察系统各任意节点运行状态、故障过程等，可进行系统容量匹配性仿真分析、系统稳态暂态分析、不同能源类别间的耦合特性研究、能量梯级利用及能量互补研究、能量管理系统研究与验证、能效指标计算、能效评估与优化等，主要实现以下功能：

（1）系统规划仿真：根据自然资源、负荷情况，规划能源配置情况，搭建各种模型一体化全工况模型，选取经济优先、环保优先、安全优先等不同目标函数，优化区域内各种能源配置，并对系统建设运行阶段综合效益进行全方位评估，实现园区级、城镇级综合能源系统的组网设计方案优化、分布式能源配置优化，实现规划方案优选和综合效益评价。

（2）系统运行仿真：依据项目所在地供能现状，对分布式能源接入方案、接入容量等进行研究，并对分布式能源接入后各种工况、各种运行方式下原系统系统供能稳定性、可靠性展开分析，对比分析综合能源系统接入后对电网等的影响，实现综合能源系统经济合理的接入。

（3）虚拟调试：将储能变流器、协调控制器等实物控制器与系统仿真模型连接，可通过虚拟环境对其实时控制算法的可行性和有效性进行虚拟调试，对其可能出现的问题进行优化和更正，提高产品质量，减少现场调试周期。

（4）超前仿真验证：针对具体的项目，对综合能源系统中能量管理系统的控制策略的可行性和有效性进行仿真验证，并进行优化调整，确保其运行稳定性和合理性。

建设区域综合能源智能优化调度与控制云平台，满足未来区域内综合能源项目的接入和项目实时仿真需求，建设区域虚拟电厂，实现整个区域内综合能源统一调控；建成具备多能互补、冷热电联供、高效调控、区域独立运行并保障可再生能源容量≥1MW、冷热电联供系统≥200kW、不小于500kW重要负荷独立供电1小时、多能互补集成优化的综合能源系统示范工程；采用基于虚拟同步机技术的全自主供电系统技术方案，保障重要负荷独立供电1小时，满足电网电能质量要求。

系统仿真：

电力平衡图

热力平衡图

通过各种运行方式仿真，验证能量管理系统控制策略有效性和合理性，并可根据各种设备典型工况下出力，对初始规划容量进行优化。

为保证铁路沿线信号基站、中继站以及操作电源供电，铁路供电系统沿铁路敷设贯通线路，同时高铁沿线护栏内、变电所、AT所、分区所、基站、直放站、中继站的护坡等存在大量空置区域，具备建设分布式光伏的条件，并可就近接入高铁贯通线，不额外增加投资，对于高铁系统低碳减排、清洁绿色用电具有极大促进意义。但是分布式光伏的接入对于贯通线中潮流和电压均未造成影响，为保证光伏接入贯通线后供电安全可靠，对莱荣高铁光伏发电系统多点接入高铁贯通线安全运行进行仿真计算。

仿真模型

仿真结果

通过仿真计算，确定高铁供配电系统光伏接入最优节点以及光伏接入的极限容量，仿真结果证明接入分布式光伏后高铁供配电系统潮流及节点电压均满足供电质量的要求。

港口主要用电设备为场桥和岸桥设备，其作用是将货物从一个地点转移到指定地点的起重设备，为限制启动电流，对于蛇口港配电系统中的起吊设备，均采用四象限的变频调速技术。正常运行过程中，蛇口港供电系统存在以下问题：（1）因为港口工作的特殊性，用电设备需求系数较低，配电容量远远大于实际需量；（2）场桥和岸桥用电设备工作过程中反馈电能形成反向功率。

远程测量：

首先取关键位置点配置功率以及电能质量监测设备，记录实时电压、电流、功率等用电数据，并据此计算港口最大需量电量，为降低港口用电成本和提高供电可靠性方案的制定提供数据支撑。

实际测量岸桥和场桥设备曲线

系统仿真：

根据监测到的计量点处功率数据，在Simulink中建立负荷以及储能系统模型，模拟增加储能和改变运行方式后各配电室工作情况。仿真模型见图。

仿真结果：

瞬时功率和15min功率曲线

储能充放电及荷电状态曲线

通过仿真计算，确定储能配置容量、储能运行策略，得到了增加储能后计量点瞬时运行功率和15min功率，为电费计算和容量费计算提供实际数据支持。

本项目建设多能互补供能系统，构建了绿色、低碳、高效工业园区的典型示范应用，主要包含4部分内容：

-   光储充系统：700kWp分布式光伏+400kWh储能虚拟同步机系统+ 3车位光伏车棚+交直流充电桩

-   采暖制冷系统：1台110kW地源热泵+1台130kW和1台65kW空气源热泵

-   生活热水系统：热泵余热+太阳能集热器

-   智慧能源管控平台：采用发电预测、用能预测、能效管理实现“源-网-荷-储”系统优化控制

仿真系统：

各种工况下设备运行状态

从仿真结果可以看出，按照上述储能配置和充放电策略，系统在各种工况下均能安全可靠运行，各设备配置容量与设备出力相匹配，系统会出现少量功率倒送，最大用电功率均出现在电价谷值期间，系统运行可达到经济最大。