近日，宁波市公布了“2023年度宁波市A类重点实验室名单”，国网宁波供电公司新型电力系统数字物理混合仿真实验室从近600家科研竞争对手中脱颖而出，位列其中。

电网仿真技术广泛应用于规划设计、调度运行和调试试验等领域，是电力系统的一项关键核心技术。规划态和运行态的电网建模仿真，可以展示电力系统各种正常和异常运行状态下的动态行为，分析系统的故障响应特性，对电网安全可靠运行具有积极意义。

(资料图片仅供参考)

随着新能源快速发展，应用于风电、光伏等相关电力电子设备比例也在不断提高，相比于传统的火电、天然气等常规能源，新能源“靠天吃饭”，变幻莫测，给电网带来更大的不确定性。

截至2022年底，宁波市分布式光伏装机容量331万千瓦；根据规划，2025年，宁波分布式光伏装机390万千瓦，渗透率达到17%；至2027年，分布式光伏渗透率将达到19%。

不同于集中式电源，分布式电源大多位于用户侧，这使传统的用户侧与发电侧的界限变得越来越模糊，电力的输送由单向转变为双向，对电力系统尤其是配电网的安全稳定运行带来挑战。

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但传统的数字仿真手段，只研究某个典型时刻的电网情况，比如在夏季最高负荷时刻，负载是否超过各电网设备的限额，一定程度上忽略了电力电子元件的电磁暂态过程，精度不够高。但当大规模新能源接入后，电网可能发生问题的时间往往不在这些典型时刻，而且对于不同负荷特性的配电网网格，新能源的影响也不尽相同。

为了针对性解决问题，2021年6月，国家电网首个省地联动的规划仿真实验室——宁波电网仿真实验室成立。2022年1月，实验室调研对比了系统内外相关仿真实验室的研究方向，敏锐研判电磁暂态仿真将在新型电力系统建设中起到关键作用。2022年7月，升级换代后新型电力系统数字物理混合仿真实验室建成。

实验室充分发挥电磁暂态仿真和长周期实时仿真技术的优势，在更宽的时间尺度上将仿真颗粒度变得更小，呈现出的效果相对于电网画像能精准到微小的毛孔，从而精确描述新型电力系统的复杂特征。

虽然前景美好，但要实现却困难重重。

据国网宁波供电公司经研所电网规划室主任谢宇哲介绍，微秒级仿真步长的电磁暂态仿真是高精度的仿真技术，用这么高精度的仿真技术实现系统级配电网仿真，相当于以纳米材料来建造整个摩天大楼，一度被很多业内专家认为是攻克不了的难题。

这样高精度仿真有更直观的难度体现，用电磁暂态和数字实时仿真技术仿真配电网，真实世界中的1秒发生的数据计算量，在普通计算机上跑，通常需要5分钟。

为此，实验室整来了超级计算机提升算力，以整个宁波电网为试验田，形成了一套包含源网荷储各侧的多元素、多专业交互贯穿的大协同仿真系统，构建了一个配电网数智“大脑”，率先实现有源配电网系统级电磁仿真，解决了配网“仿不了、仿不准、仿不快”等问题。

这套仿真系统目前具备以下功能：

1、实时电磁仿真高精度验证

实验室适用于新能源发展的电磁暂态仿真，具备实时仿真，效率高、数据交互性好等特点。以典型区域网架建模为基础，模块化开展全变量场景建设，通过仿真计算关注电能质量、短路电流和稳定分析，形成仿真论证报告，为数字化牵引新型电力系统示范场景提供高精度验证环境。

2、半实物仿真和测试

实验室实现新研发设备控制器与仿真平台闭环控制，开展设备级硬件在环仿真。拥有交流模拟电源、直流模拟电源、可编程控制系统等设备，可以模拟电网节点电压或同步电机等交流电源，储能电池、光伏阵列等不同类型的分布式电源，和有源配电网自动化、保护系统、微电网控制系统、储能控制器中的控制策略，为用户并网设备性能参数提供检测服务，验证设备的并网性能。

3、新方法新技术研究

实验室利用仿真系统基础和重点实验室平台，与政府、企业、高校、科研院所常态化合作，承担重大科技项目研究。以宁波能源电力低碳转型综合示范为背景，研究源网荷储关键指标，优化新能源和储能布局，为新型电力系统发展过程中出现的难题提供解决方案。

此外，为了更准确研究未来不同分布式新能源渗透率下的电网形态，实验室选取了工业企业区、城市核心区和新型乡村区3类典型网格进行数字孪生建模，并开展了氢电耦合微电网、低压柔直互联、分布式光伏接入、配电网故障保护动作策略等12个新型电力系统建设场景仿真研究工作。在此基础上进行的项目可行性研究，就能真实地模拟具体接入方案，比以往专业人员通过理论分析得出的结论更加可靠。

新型电力系统仿真实验室不仅关注仿真技术研究，更聚焦于“前沿引领技术－关键共性技术－重大场景应用”的全链条发展，“先难后易”地开展工作，先利用电磁暂态仿真把各种新型电力系统的复杂场景研究透彻，再提炼出便捷化标准化的工具或模块，进行推广示范应用，致力于服务社会低碳转型、服务电力企业高效运营、服务用户设备安心入网。

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