新能源建模仿真

一、新能源建模仿真介绍

1、概念

新能源建模仿真,是对风力发电、光伏发电、电化学储能等电力电子变流器型新能源设备 / 场站,建立数学‑逻辑模型,借助仿真软件复现设备电气外特性、控制逻辑,开展电力系统稳态、暂态、动态计算,用于电网规划、并网审查、稳定分析、故障仿真、设备研发试验国家标准化...。

新能源核心特征:依靠电力电子变流器并网,无同步发电机旋转惯量,与传统火电模型差异极大,不能直接套用同步机模型。

2、主要模型分类(按仿真时间尺度)


模型类型时间尺度用途适用软件
潮流稳态模型秒级以上潮流分布、电压、无功规划PSS/E、BPA、PSASP
机电暂态(RMS 均方根)几十 ms‑数十秒大扰动稳定、低电压穿越、振荡分析PSS/E、BPA、PSASP、DIgSILENT
电磁暂态模型μs‑ms 级谐波、次同步振荡、故障暂态、过电压EMTP‑RV、PSCAD/EMTDC、DIgSILENT
中长期动态模型分钟‑小时功率波动、调度、消纳、储能充放电时序PSASP、PLEXOS


3、建模对象

  1. 风电:双馈风机 DFIG、直驱永磁风机 PMSG;风电场等值聚合模型;

  2. 光伏:光伏阵列、逆变器、集中式 / 分布式光伏电站;

  3. 电化学储能:电池本体、PCS 变流器、储能电站聚合模型;

  4. 配套设备:SVG/SVC、汇集线路、箱变、主变、无功补偿。

4、主要应用场景

  1. 并网评审:新能源电站接入系统设计,校核电压稳定、故障穿越、振荡风险;

  2. 电网稳定仿真:高新能源占比电网安全稳定计算;

  3. 设备研发:逆变器、储能变流器算法仿真测试;

  4. 仿真校核:模型参数实测、模型验证,保证仿真结果与现场实测一致;

  5. 规划分析:新能源消纳、外送能力评估。

5、建模原则

  1. 场景适配:不同仿真目标选择对应模型,不盲目追求过细,也不能过度简化失真;

  2. 实测优先:优先采用现场实测 / 型式试验参数,无实测采用厂家参数、行业典型参数;

  3. 等值聚合:大型场站不需要逐台精细建模,满足精度前提下做聚合等值;

  4. 模型验证:建好模型后,需要用现场扰动试验数据做比对校验。

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二、国内现行主要标准(国标 GB/T、电力行业 DL/T、能源 NB/T、团体 T/CES)

(一)风电仿真建模

  1. GB/T 36237‑2023《风能发电系统 通用电气仿真模型》等同采用 IEC 61400‑27‑1,规定风电机组、风电场机电暂态通用 RMS 模型,用于电网稳定仿真,替代旧版 2018 版

  2. GB/T 42599‑2023《风能发电系统 电气仿真模型验证》等同 IEC 61400‑27‑2;规定风机模型验证方法,包含电压跌落、高低电压穿越验证流程、判定准则

  3. NB/T 31053 风电机组电气仿真模型验证规程,能源行业,用于国内场站实测验证。

(二)光伏仿真建模

  1. GB/T 32826‑2026《光伏发电系统建模导则》规定光伏单元、光伏电站潮流、短路、机电暂态、电磁暂态四类模型建模技术要求;适用于集中式、分布式光伏并网仿真计算

  2. GB/T 32892‑2016《光伏发电系统模型及参数测试规程》:光伏模型参数现场实测方法。

  3. GB/T 19964《光伏发电站接入电力系统技术规定》:并网技术要求,建模的边界条件。

(三)电化学储能仿真建模

  1. GB/T 42716‑2023《电化学储能电站建模导则》储能领域核心国标;覆盖潮流、机电暂态、电磁暂态、中长期仿真;适用于 10 (6) kV 及以上并网储能电站,锂离子、液流、铅炭等;明确 PCS 与电池本体建模、参数选取、聚合等值要求。

(四)场站聚合等值、通用仿真导则

  1. DL/T 2671‑2023《电力系统仿真用电源聚合等值和建模导则》电力行业标准;规定风电场、光伏、储能电站聚合等值建模、参数实测验证方法,适用于机电 / 电磁暂态仿真

  2. GB 38755《电力系统安全稳定导则》:大电网稳定计算总体要求,新能源仿真计算的顶层依据。

  3. GB/T 40581《电力系统安全稳定计算规范》:含高比例新能源系统仿真计算的通用规则。

(五)电磁暂态、耦合系统团体标准

  1. T/CES 291‑2024《火电‑新能源耦合发电系统设备电磁暂态建模导则》中国电工技术学会;适用于火‑风‑光耦合系统电磁暂态建模,含风机、光伏、SVG、线路变压器建模细节。


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