从政策到技术:新型电力系统试点与虚拟仿真软件助力,西部能源电力攻坚未来可期
 

2025年6月4日,国家能源局印发关于组织开展新型电力系统建设第一批试点工作的通知。先期围绕构网型技术、系统友好型新能源电站、智能微电网、算力与电力协同、虚拟电厂、大规模高比例新能源外送、新一代煤电等七个方向开展试点工作。

重点聚焦西北地区“沙戈荒”基地、西南地区主要流域水风光一体化新能源基地开发外送需求,结合国家明确的跨省跨区输电通道规划建设,通过合理配置送端配套电源类型规模,优化接入电力系统方案。西北、西南新能源开发外送面临诸多限制,储能技术难以满足新能源大规模消纳与稳定输出需求,换流技术也面临效率与可靠性难题。在此背景下,北京欧倍尔开发了沙戈荒新能源基地并网及主动支撑实验软件,助力国家及地方电力企业的技术攻关。

 

一、沙戈荒新能源基地并网及主动支撑实验软件

1、软件简介:

软件介绍了沙戈荒新能源基地基本情况,风电、光伏、储能的变流装备控制结构与控制策略,掌握功率控制、电流控制、锁相控制、坐标变换、调制信号生成等多个控制环节的基本原理,风电、光伏、储能装备的基本控制方式,新能源主动支撑的控制策略与效果。

2、软件功能模块

① 模块一:沙戈荒风光储新能源基地及变流装备认知实验

形象化学习我国风能、太阳能资源的分布情况、高压输电建设情况以及我国各地主要交直流外送线路。加深对新能源地理分布、高压输电建设必要性的认识。

构建沙戈荒风光储新能源基地的3D虚拟仿真场景,学习沙戈荒新能源基地的结构布局,包括主控室、光伏/风机阵列、储能等。根据所配置的风机、光伏容量进行储能基地建设。

 
 

②模块二:风光储变流装备控制策略认知与设计实验

通过交互式、形象化学习方法,学习风电、光伏、储能的变流装备控制结构与控制策略,掌握功率控制、电流控制、锁相控制、坐标变换、调制信号生成等多个控制环节的基本原理。

本模块还包括控制器设计实验,包括风机机侧变流器、风机网侧变流器、光伏网侧变流器、储能单元网侧变流器控制设计实验,通过拖拽的方式,放置和连接控制器,进一步帮助学生理解控制设计的基本原则。

 

③模块三:风光新能源及储能变流装备控制基础实验

通过实时参数修改和状态显示的交互方式,学习和认识风电、光伏、储能装备的基本控制方式。通过设置不同的有功和无功参考值,观测变换器输出有功、无功功率变化情况,掌握定功率控制特性。

通过设置不同的光照强度,观察光伏发电装备的电流-电压、有功功率-电压曲线,掌握光伏发电装备 的发电曲线特征。将控制模式设置为最大功率跟踪,学习光伏发电装备最大功率跟踪控制特性。

设置不同的风速,改变风机转速大小,观察输出功率大小,绘制风功率曲线,掌握风力发电装备的风功率曲线特征。同样地,学习风电最大功率跟踪特性。

通过控制基础实验,加强学生对控制结构和控制原理的掌握,深入了解框架结构设计、具体参数调节等全过程。


模块四:风光新能源及储能变流装备主动支撑拓展实验
以直驱风电机组为例,进行新能源装备主动支撑实验,包括电网有功扰动场景下的频率主动支撑,以及故障情况下的暂态主动支撑。
 
设置不同的扰动类型、扰动大小和新能源渗透率,对比不同频率支撑控制策略的功能和特点,掌握新能源频率支撑控制。
 
 
改变电网故障类型,学习新能源暂态主动支撑策略。对称故障下,暂态主动支撑策略可选择无功、有功支撑策略。不对称故障下,还需要选择负序支撑策略,通过探究式学习方式,提高学生分析和解决实际问题的能力。
 
 
“西电东送”混合高压直流输电虚拟仿真实验软件
软件简介:
“西电东送”是国家重要能源战略,旨在将西部丰富的能源通过高压输电系统实现新能源外送。混合高压直流输电技术如常规HVDC与柔性直流VSC-HVDC结合,因其灵活性和高效性成为关键解决方案。“西电东送”混合高压直流输电虚拟仿真实验软件以直流输电工程为应用背景,以虚拟场景为主线,以实现混合高压直流输电通道安全稳定运行和灵活控制水平为原则,以自主探究式实验为载体,提供沉浸式实验平台,深入理解混合直流输电的系统设计、运行与控制。
软件功能模块:
模块一:场景漫游
点击漫游进入混合高压直流输电送端换流场站的漫游模式,查看换流站内部设备,通过点击每个设备,弹出内部结构图和主要功能介绍。
 
模块二:认知模块
系统展示了传统直流输电换流阀的相位控制原理及受端换流站经典控制运行动画;控制原理包括定电流控制、定电压控制、定功率控制、定熄弧角控制以及各控制方式之间的配合;控制运行包括定有功功率控制、定直流电压控制、定交流电压控制、定无功功率控制、电流内环控制,学生可以分别点击各部分控制,查看控制框图和控制逻辑原理介绍。
 
 
模块三:实验模块
进入设备实验界面后展示有空缺部分的电气原理接线图,学生以拖拽形式对换流站的电气原理图进行补充完善,在送端换流站常规控制策略设计界面中,可以改变送端换流器触发角和换相角设定值,输出相应的电压和电流波形。在常用控制策略基础实验界面中,系统将展示一张含有空缺项的电气原理图,学生以拖拽形式进行连接,将正确控制环节拖放至电气原理图的缺失部分中。介绍了送端换流站换相失败的定义和发生原理,并在换流器电路图中演示换相失败过程。从而锻炼学生对于换流站的基本组成和设备连接方式的了解和认知。
 
 
软件应用场景:
一、电力企业员工培训
(1)新员工技能培训:❖
熟悉特高压直流输电系统运行流程(如调度指令执行、潮流调节)。
掌握换流站设备(换流阀、直流断路器)的虚拟操作与维护。
(2)在岗工程师进阶培训:
混合直流系统协同控制(如LCC与VSC的功率协调)。
二、高校电气工程专业教学
(1)理论结合实践:
用于《高压直流输电》《电力系统分析》《新能源并网技术》等课程实验,帮助学生理解混合直流输电(LCC+VSC)的工作原理。
(2)典型实验项目:
换流站主接线认知
混合直流系统启停控制、功率反转实验
故障模拟与分析
三、职业技能竞赛与考核
(1)行业技能大赛:
设置故障排查、系统恢复等竞赛模块,考察选手对混合直流系统的综合掌控能力。
(2)岗位认证考试:
国家电网直流输电岗位能力测评(如调度员、运维工程师)。
下面的实验不用展开说,各保留一张图和实验标题,我做个切换效果就行(已保留标题和图片
1、设备装配实验
 
2、送端换流站运行策略认知
 
3、送端换流站运行策略设计
 
4、送端换流站异常运行状态分析
 
5、送端换流站异常运行状态辨别
 
6、送端换流站谐波分析
 
7、送端换流站谐波治理
 
9、设备装配实验
 
 
10、受端换流站常用控制策略学习
 
11、常用控制策略基础实验
 
12、受端换流站主动支撑控制学习
 
13、受端换流站主动支撑控制实验
 
 
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