面向大規(guī)模新能源接入的電力系統(tǒng)暫態(tài)多時間尺度指數(shù)積分方法.pdf

1、近年來，可再生能源發(fā)電技術(shù)迅速發(fā)展，成為突破能源與環(huán)境的雙重約束，提供可持續(xù)能源保障的重要途徑。大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)需要以電力系統(tǒng)的安全性和可靠性為前提。一系列的復雜因素，比如可再生能源固有的隨機和波動性，電力電子并網(wǎng)裝置在弱電網(wǎng)和微電網(wǎng)條件下的振蕩特性，以及新的運行模式下元件與設(shè)備間潛藏的復雜交互影響特性等，使暫態(tài)仿真工具在電力系統(tǒng)規(guī)劃運行中的重要性日益凸顯。本文從大規(guī)模新能源接入對暫態(tài)仿真的需求入手，基于數(shù)值分析領(lǐng)域的前沿工作，提出

2、高效的暫態(tài)多時間尺度仿真方法。具體工作包括：
　　（1）研究了指數(shù)積分方法在電力系統(tǒng)暫態(tài)多時間尺度仿真中的應用框架。建立了面向狀態(tài)分析法和指數(shù)積分公式的局部線性化策略。在此基礎(chǔ)上，從積分算子在（擴展）Krylov子空間上的投影原理出發(fā)，提出一種適于大規(guī)模暫態(tài)仿真的子空間降階指數(shù)積分方法，自適應地調(diào)整降階維數(shù)和雅各比矩陣更新速率，實現(xiàn)誤差可控下的計算效率優(yōu)化?；趯嶋H風電場的算例研究展示了所提出算法對大規(guī)模問題良好的擴展性；

3、　　（2）構(gòu)建了基于積分算子scaling&squaring的稠密輸出公式。構(gòu)建了基于Krylov子空間伸縮不變性的步長伸縮方法，實現(xiàn)高效的變步長積分算法。在二者基礎(chǔ)上，針對快慢動態(tài)過程模擬對積分算法的不同需求，提出了暫態(tài)多時間尺度仿真方法，實現(xiàn)不同尺度動態(tài)過程的同時、高效求解。算例研究綜合展示了以上所提出各種算法的數(shù)值性能，實際系統(tǒng)測試算例給出了可觀的加速效果；
　?。?）在所提出的暫態(tài)多時間尺度仿真框架下，研究了集總參數(shù)-分布

4、參數(shù)耦合系統(tǒng)的仿真問題。以分布參數(shù)長線為例，闡明了這類系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型由于時滯效應所產(chǎn)生的獨特間斷特性。在此分析基礎(chǔ)上，構(gòu)造了時滯微分-代數(shù)方程組的兩類指數(shù)積分解法，以及基于誤差控制的自動選擇方法。所提出算法突破了分布參數(shù)系統(tǒng)對狀態(tài)空間仿真程序的步長限制，對多能源系統(tǒng)聯(lián)合仿真的效率提升有借鑒意義。
　?。?）提出了大規(guī)模電力電子變流裝置的多精度建模仿真方法。包括基于自然解耦和近似解耦的詳細開關(guān)模型高效仿真，以及開關(guān)函數(shù)模型-動態(tài)