数字孪生在电网调度运行中的应用

数字李生 在电网调度运行中的应用 中国电科院系统所 2023年4月 C 目录数字李生技术 ONTENTS 未来态运行方式推演现货市场安全校校总结 国家能源局21条意见 点击 关注 蓝色文字 国家能源局 关于加快推进能源数字化智能化发 展的若于意见 国家能源局2023-03-3115:59发表于北京 二、加快行业转型升级 （五）以数字化智能化电网支撑新型电力系统建设。推动实体电网数字呈现、仿真和决策，探索人工智能及数字李生在电网智能辅助决策和调控方面的应 用，提升电力系统多能互补联合调度智能化水平，推进基于数据驱动的电网暂态稳定智能评估与预警，提高电网仿真分析能力，支撑电网安全稳定运行。推动变电站和换流站智能运检、输电线路智能巡检、配电 智能运维体系建设，发展电网灾害智能感知体系，提3 数字李生基本概念 RealSpaceVirtualSpace Physical Product Data Virtual Model Information Process 数字李生包括三个主要部分：a）现实空间中的物理产品；b）虚拟空间中的虚拟模型；C）将虚拟模型和物理产品联系在一起的数据和信息/过程的链接。 数字李生概念2004年提出。电网调控系统（D5000）是分钟级响应速度数字李生系统！ 问题背景 ·以“双碳”为目标的新型电力系统 ·特高压AC/DC互联、“强直弱交”由弱耦合变成强耦合“双高”：高比例新能源、高比例电力电子设备，电网调度运行面临随机性、波动性高问题 ·前所未有的调度运行复杂性和安全风险 ·由离线计算、人工决策向在线、数字化转型 ·新型在线分析与辅助决策工具 ·基于现代软件技术，具有开放式软件架构和秒级响应速度 5 新型在线分析系统（DSA）架构 RTU SCADA状态估计现有DSA 分钟级路径 分钟级事件 现有DSA秒级事件 IMC 数字李生 规则 电网分析CEP基于AI 模型引擎快速DSA 数据网格 秒级路径 新型DSA+ 现有在线分析系统（DSA）分钟级路径 ·基于数字李生技术的新型DSA+具有秒级响应速度 ·核心技术：支持高性能图、内存、并行计算的电网分析模型（数字李生体） ，复杂事件处理（CEP）引擎基于规则、协调事件驱动的实时数据处理，实现秒级态势感知 ·新秒级路径与现有DSA路径并存 6 秒级在线分析系统示范应用 D5000I-区） RTUSCADASE高级应用现有功能 参考点RTU数字李生系统 物理模型计算模型CEP SE300ms (Java) CCT预测 (NN) 稳定规定 评估 新增功能 D5000(III-区） 2018.12湖南省调Ⅲ区部署运行 ·物理模型更新->计算模型更新->状态估计(98%合格率）->CCT预测/规则评估 响应速度：实际测量耗时<300毫秒（干节点规模） 数字李生系统能高保真地（毫秒级延时）镜像物理电网的实时运行状态，可支撑 实时（秒级响应）在线分析7 C 目录数字學生技术 ONTENTS 调规电子化 未来态运行方式推演现货市场安全校校总结 调规电子化问题背景 知识模型 IT翻译 自然语言处理 安稳限额 断面限额集 知识图谱 安稳决策 建模模型 决策图谱 ·湖南省电网稳定规定2021（第一版） ：126正式调规：1538方式，331决策表，3690控制要求规则 ·4临时调规：128方式，42决策表，458规则 9 调规电子化实施方案 设计测试运行 QS PSASP/QSRtDB 数字李生离线 电网在线 告警 DecisionCEP 卤ooGraphEngine 国网方式协同计算云平台（I区） Rules （I区，周期15秒） 离线规则录入、测试在线规则评估 电网监控规则在数字李生电网模型上建立 10 调度员实时监控界面 修稳定规定监视系统口 断面时刻：2021-03-2316:21:43桐规名称按索报表输出筛选：全部调规 序号调规名称中 方式名称越限告警信息负载率实时潮流方式实时限额(MW) 1第34 正常是342630越界 2最梯是20012 5第 6第34华中.. 98322330 3 第65 备停… 第65 低停 香 黄枇 免载 4 第64 式下. 第64 式下.. 香 太迎 率95... 正物正常证 方式 特大 香推城10%+ 香负荷：机台 正常方 控投 香祁韶+事之 96288300预警 96239250 912321 第33 都湘 88 4499 5100 80 第105 外送... 正海 方式 五昆 复线.. 87 2348 2700 第64. 式下... 第64 式下... 香 鼎楼 流负. 83 366 440 10 第104 南断. 湘中 定规... 香 雅古 留船 82 1319 1600 11 第64 式下. 第64 式下... 香 株螃鱼 80.... 80 200 250 12 第34号 华中. 正常运 博大. 香 湘中 数不 80 10 8 13 第428 变移.. 第42 安稳 艾家》 +艾延 75 429 570 裕度 14第35条长标派地区股第35%折地区授.开机7586 解决了当前电网运行人员依靠对安稳规定的人工记忆和理解来开展调控业务的问题11 湖南应用效果（2021） (1)扫除了湖南电网以前近100项无法自动监视的调规控制要求，实 现了所有断面全监视； （2）降低了越限漏判、误判风险，保障祁韶直流送湘贴上限运行； （3）祁韶直流送湘能力从450万提升至550万，提升了22%，利用小 时数从3000小时提升至4000小时，提升了33%。 12 C 目录数字學生技术 ONTENTS 未来态运行方式推演现货市场安全校校总结 运行方式（沙盘）推演概念 调规电字化未来态电网运行方式推演 安全校核 安全校核 实时运行信息 实时数字 +未来态数字 RtDB李生电网李生电网 计划、检修、 现货出清 14 沙盘推演技术路线 QS文件 电网模型 数字李生，基于数字李生电网模型 （基本方案）进行未来态潮流计算、安 发电、负荷、水稳规定校核时，采用图计 情、检修信息算、内存计算、并行计算 数字李生数字李生数字李生 电网模型电网模型电网模型 等技术，实现具有秒级响 （未来态t））（未来态t2)（未来态tn）应速度的沙盘推演。 直流潮流计算直流潮流计算直流潮流计算性能指标：日前96断面，多 安稳规定校核 安稳规定校核 安稳规定校核CPU/核服务器，端到端计 算耗时<15秒。（实测： 辅助决策信息32核服务器～3秒) 是 是否越界？人工调整 否 输出结果15 未来态潮流计算 滚动推演 QQEHDE回推测作业AAA-2022/03/25 1:30:00 01:45.00 02:00:00 02:15:00 02:30:00 02:45:00 03:0:00 03:15.00 03:45:00 04:00:00 04:15:00 04:30.00 04:45.00 05:00:00 16 安全校核&推演 滚动推演文件 QQLDE白降演作业AAA-2022/03/25 01:30:00 01:45:00 02:00:00 02:15:00 稳定规定评估结果(03:00:00） 02:30:00 02:45:00 115.034083.53550 115.034083,53550 115.004083.53550 03:00:00 03:15:00 MS15102.07255.18250 03:45:00 100.834083.54050 04:00:00 61 第61.2 式Ra 94.35235.87250 正始查著下91.34822.03900 之ea0之89.08338.51380 调出 04:15:00 04:30:00 04:45:00 05:00:00 MS我方式88.69842.51950 ¥52民80.551000 第618款正8方式80.12360.53450 17 C 目录数字學生技术 ONTENTS Y未来态运行方式推液现货市场安全校核总结 现有现货市场出清过程 供给信息开机组合计算 需求信息约 束开机 条组合 件 SCUC 机组边际价格 中标额度 信息发布 停电计划 经济调度计算 开机计划 发电约外部交易计划 (静态） 约束条件 计划束 SCED 安全校核 外部交易 19 基于数字李生的安全校核 供给信息开机组合计算需求信息约 束开机 条组合 件 SCUCi 机组边际价格中标额度 信息发布 停电计划 经济调度计算 发电 开机计划 外部交易计划 计划空束 SCED (静态）间 数字李生电网 外部交易 安稳规定校核 20 现货出清安全校核服务 通用安全校核服务：适用各场景安全校核应用，目前已经供调度台实时断面监视、运行方式沙 盘推演、现货出清安全校核等模块调用。 调规信息服务：1）设备集定义：机组群组成、负荷组成、断面组成：2）约束信息：断面约束 、开机台数约束、旋备约束；3）特殊调规信息（祁韶直流控制要求）。用于现货市场优化出清。 现货市场系统 电网模型 数字李生 安全校核服务 调规电子化 稳定规定安全约束 校核结果 知识模型 电网 智能评估 开机、交易稳定规定 计划、其他 计划 电子化 调规信息21 C 目录数字學生技术 ONTENTS 未来态运行方式推液现货市场安全校校总结 智能调控辅助决策系统 D5000调控平台电网运行方式滚动推演 -区1-区I-区未来态潮流秒级响应年、月、周、日内推演实时运行安全校核运行方式日前推演现货校核服务监控辅助决策滚动推演 调规电子化 决策图谱调规电字化 方式计划调度复杂事件处理 实时限额智能监视 调规电子化 数字李生电网 (后台)图计算电网数字李生 国网仿真中心协同计算平台 内存计算并行计算 虚拟模型 针对新型电力系统调度运行规则复杂、控制维度高、监视盲区隐蔽等特点，基于数字李生技术的智能调控辅助决策系统已用于辅助电网日前、日内、实时运行及现货市场安全监视、校核与推演助力实现电网运行风险无死角滚动监视、市场化多场景安全校核、沙盘推演和智能辅助决策。 23 汇报完毕，谢谢！