1、2020年国网总部科技项目申报指南(大电网部分).docx
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领域一:
大电网
项目01:
《机电暂态分析用柔性直流改进建
模研究》项目申报指南
一、技术类别
共性关键技术。
二、总体目标
通过研究柔性直流输电系统在低惯量、弱阻尼等条件下的控制策略、运行特征以及这些特性对柔性直流安全稳定建模的影响，提出并实现对柔性直流输电系统安全稳定分析用模型的改进，提高对特殊运行条件下柔性直流输电系统的分析能力。
改善含柔性直流输电网络的安全稳定分析精度，提高电网规划、设计、建设、运行的安全性；增强国产电力系统分析软件在柔性直流建模分析领域的影响力；推动柔性直流工程技术进一步发展。
三、课题设置情况
1、低惯量电网柔性直流控制模式机电暂态建模研究；
2、体现交直流电网弱阻尼影响的柔性直流小干扰稳定建模研究。
四、项目实施期限
本项目研究的起止时间为2020年1月至2022年12月。
五、课题内容
课题1：
低惯量电网柔性直流控制模式机电暂态建模研究
主要研究内容：
总结现有柔性直流输电系统机电暂态模型；研究弱交流电网、无源孤岛、新能源孤岛等低惯量电网中柔性直流系统运行和控制的主要特性；提出并实现能体现弱交流电网、无源孤岛、新能源孤岛中柔性直流系统运行和控制特性的机电暂态模型改进方法；验证改进模型的仿真效果。
预期目标：
提出并实现能较准确模拟柔性直流输电系统在弱交流电网、无源孤岛、新能源孤岛等低惯量电网下运行特性的机电暂态仿真模型改进方法。
考核指标：
（1）与电磁暂态PSCAD模型对比，在低惯量电网中柔性直流输电系统的机电暂态仿真功率误差低于10%；
（2）仿真模型适用于不少于20个换流站的直流电网；
（3）发表核心期刊或三大检索论文1篇；
（4）申请发明专利1项；
（5）申请软件著作权1项。
课题2：
体现交直流电网弱阻尼影响的柔性直流小干扰稳定建模研究
主要研究内容：
总结现有柔性直流输电系统小干扰稳定计算模型；研究直流电网弱阻尼对交流系统的影响；研究弱阻尼交流电网对柔性直流换流器和直流电网的影响；提出并实现能体现直流电网弱阻尼对交流系统的影响，以及柔直系统对交流电网低频振荡响应效果的小干扰稳定改进模型；验证所提改进模型的有效性。
预期目标：
提出并实现能体现直流电网弱阻尼对交流系统的影响，以及体现柔性直流系统对交流电网低频振荡响应的小干扰
稳定分析改进模型。
考核指标：
（1）与电磁暂态PSCAD模型对比，小干扰稳定模型交直流电网低频振荡模式的频率和阻尼比误差小于10%；
（2）小干扰稳定模型适用于不少于20个换流站的直流电网；
（3）发表核心期刊或三大检索论文1篇；
（4）申请发明专利1项；
（5）申请软件著作权1项。
六、成果应用与转化
将研究成果应用于电力系统安全稳定分析软件，帮助电网规划、设计、建设、运行人员更好地分析、掌握柔性直流工程在低惯量、弱阻尼等特殊运行方式下的特性，提高电网安全性。
基于研究成果开发的软件的销售额超过400万元。
七、支持经费限额
315万元。
项目02:
《数万节点级电力电子化电磁暂态仿真研究及实时平台研制》项目申报指南
一、技术类别
共性关键技术。
二、总体目标
国产通用服务器的并行扩展能力与国际知名仿真系统采用的专用仿真硬件有较大差距，因此，国产通用服务器的仿真规模远小于国际知名仿真系统。
本项目将基于国产通用服务器及协处理器，提出线性可扩展并行计算仿真架构，突破国产通用服务器的超大规模并行的并行度、数据延迟和抖动的性能瓶颈；提出仿真设备、节点规模、仿真步长自适应的协处理灵活内核实时仿真技术；研发万节点级电力电子化电磁暂态实时仿真平台，实现方式计算的全网电磁暂态准实时仿真和跨大区的电磁暂态实时仿真，满足公司电力电子化电力系统的高精度、高效分析试验需求。
三、课题设置情况
1、基于国产通用服务器的超大规模仿真并行实时计算平台基础理论研究；
2、基于协处理器的大规模电力电子化灵活内核实时仿真技术研究；
3、数万节点级电力电子化电力系统电磁暂态仿真技术应用技术及平台研制。
四、项目实施期限
本项目研究的起止时间为2020年1月至2022年12月。
五、课题内容
课题1:
基于国产通用服务器的超大规模仿真并行实时计算平台基础理论研究
主要研究内容：
（1）研究高计算并行度的可扩展国产通用服务器联合实时仿真平台架构，具备线性的仿真规模扩展能力。
（2）研究联合仿真架构下的高密度并发通讯技术，研究通讯延迟降低技术，研究通讯抖动降低技术。
（3）研究主/协处理器联合仿真的高速通讯技术，研究降低主/协处理单元之间的通讯延迟的技术，研究降低主/协处理单元之间的通讯抖动的技术。
预期目标：
提出高计算并行度的可扩展联合实时仿真架构，提出低延迟、低抖动的高密度并发通讯技术和主协处理器通讯技术，设计符合超大规模并行仿真要求的低延时、低抖动国产通用服务器可扩展实时仿真平台。
考核指标：
（1）研发可扩展国产通用服务器联合实时仿真平台，平台支持线性的仿真规模扩展能力，700个CPU的仿真规模是单CPU仿真规模的490倍；
（2）申请发明专利1项。
课题2:
基于协处理器的大规模电力电子化灵活内核实时仿真技术研究
主要研究内容：
（1）研究大规模电力电子仿真的协处理器加速技术；
（2）研究保持仿真精度下的协处理器仿真规模提升技术；
（3）研究协处理器的多时间尺度内核的灵活构建技术。
预期目标：
提出适用协处理器的自适应扩展的电磁暂态高性能元件IP,提出协处理器仿真内核的规模提升技术和多时间尺度仿真灵活构建技术，最终实现协处理器的大规模电力电子仿真的灵活内核，分担主处理器的高密度仿真计算任务。
考核指标：
（1）协处理器的内核自适应不同的电力电子设备模型，不同的时间尺度，50|js步长下电网仿真规模比2Ps步长下仿真规模提升25倍。
（2）发表核心期刊或三大检索论文1篇。
课题3:
数万节点级电磁暂态仿真并行应用技术及平台研制
主要研究内容：
（1）研究基于可扩展联合仿真架构的电磁暂态仿真的一次、二次及多外部系统的仿真算法；
（2）研究基于可扩展联合仿真架构的多时间尺度预分网、自动分网及计算硬件优化分配算法；
（3）研究方式计算的全网电磁暂态准实时仿真应用。
预期目标：
提出基于可扩展联合仿真架构的方式计算级电磁暂态仿真多时间尺度分网并行技术，多时间尺度预分网、自动分网及计算硬件优化分配算法，建设数万节点级电磁暂态实时仿真平台，实现方式计算的全网电磁暂态准实时仿真和跨大区的电磁暂态实时仿真。
考核指标：
（1）建设基于国产通用服务器的方式计算级全网电磁暂态仿真可扩展联合实时仿真平台，实现超过40000节点的电磁暂态准实时仿真，仿真实时比实现1：
1。
（2）跨大区的15000节点的实时电磁暂态仿真。
（3）发表核心期刊或三大检索论文1篇。
六、成果应用与转化
成果形成的仿真平台将部署在国家电网仿真中心，拟在公司调度中心和网省公司推广应用。
七、支持经费限额
446万元。
项目3:
《电网智能仿真分析平台关键技术
研究》项目申报指南
一、技术类别
共性关键技术。
二、总体目标
传统的电网运行方式分析主要依靠人工，随着我国电网规模的不断扩大，在诸多方面已渐显不足，主要包括大量消耗人力成本、严重依赖专家经验、易于引发错漏现象、难以控制分析误差等。
针对这些问题，本项目通过研究以人工智能、可视分析、敏捷分析等技术为基础的应用技术，建立电网智能仿真分析平台，实现基于海量电网仿真数据和知识库的人工智能潮流调整、分析，以及安全稳定分析、决策，有效降低人力投入、弱化专家依赖、减少决策错误、提高分析精度，改变严重依赖人工的现有工作模式，满足高比例新能源接入和能源互联网建设对系统运行分析进一步深入、细化的要求。
三、课题设置情况
1、电网智能仿真分析平台关键技术；
2、电网潮流、稳定人工智能分析应用技术。
四、项目实施期限
本项目研究的起止时间为2020年1月至2021年12月。
五、课题内容
课题1：
电网智能仿真分析平台关键技术
主要研究内容：
（1）研究可与超算相结合的智能分析平台总体架构及相关接口；
（2）研究考虑人工智能信息高效输入输出的人机交互技术；
（3）研究海量仿真数据、样本的管理机制；
（4）研究人工智能算法的动态训练、自动部署，以及运行管理技术；
（5）研发电网智能仿真分析平台。
预期目标：
提出电网运行方式人工智能分析应用的基础平台技术，建立电网智能仿真分析平台。
考核指标：
（1）建立电网智能仿真分析平台，实现对TB级样本数据的有序管理；
（2）申请软件著作权1项；
（3）申请发明专利1项；
（4）发表核心期刊或三大检索论文1篇。
课题2:
电网潮流、稳定人工智能分析应用技术
主要研究内容：
（1）研究潮流、暂稳人工智能分析应用的架构、数据结构，以及相关接口；
（2）研究人工智能潮流收敛调整、目标潮流调整，以及静态安全分析方法的应用技术；
（3）研究人工智能暂态稳定分析、稳定控制策略制定的应用技术；
（4）与电网智能仿真分析平台相结合，研发潮流、暂稳人工智能分析功能。
预期目标：
提出潮流、暂稳人工智能分析方法的应用技术，实现潮流调整、分析，以及安全稳定分析、决策的自动化；与超算仿真环境相结合，完成应用验证。
考核指标：
（1）完成大电网潮流、稳定人工智能分析应用功能，结合超算环境完成万节点级实际系统验证；潮流收敛和目标潮流调整总成功率N80%;暂态稳定策略制定成功率280%;
（2）申请发明专利1项；
（3）发表核心期刊或三大检索论文1篇。
六、成果应用与转化
本项目成果面向电网仿真分析工作场景，适用于各级调度、电科院的系统方式分析工作，以及规划设计单位、高校科研单位的相关分析工作。
目前仅PSASP和BPA电网仿真软件的国内外用户就已超过1000家，皆为本项目成果的潜在用户，市场前景广阔。
七、支持经费限额
353万元。
项目4:
《电力电子化电力系统短路电流计算方法深化研究与应用》项目申报指南
一、技术类别
共性关键技术。
二、总体目标
针对我国电网电力电子化发展趋势，提出适合我国电网发展模式的短路电流计算方法。
揭示不同短路电流计算方法/标准的精度差异性，提出适合我国电网参数特点的短路电流交流分量与直流分量计算方法以及考虑感应电动机贡献的短路电流计算方法。
明确新能源发电及其他不同类型、不同容量电力电子设备（如柔性直流、储能等）并网对短路电流的影响机理，提出高比例电力电子设备贡献短路电流的评估方法，开发电力电子设备灵活组合的短路电流精细化仿真辅助软件。
提出综合考虑电气设备容量安全性与经济性协调的短路电流计算分析方法并开发相关计算软件模块，为我国电网发展规划与调度运行提供科学的决策依据。
三、课题设置情况
1、交流系统短路电流计算精度及提升方法研究；
2、新能源并网对交流系统短路电流水平影响机理及评估方法研究；
3、电力电子化电网设备并网对交流系统短路电流水平影响机理及评估方法研究；
4、电力电子化电力系统短路电流分析评估软件开发与应用。
四、项目实施期限
本项目研究的起止时间为2020年1月至2021年12月。
五、课题内容
课题1:
交流系统短路电流计算精度及提升方法研究
主要研究内容：
（1）研究国内外不同短路电流计算方法/标准对于短路电流交流分量最大值的计算精度，研究考虑电网安全性与经济性相协调的短路电流交流分量计算方法；
（2）研究国内外短路电流直流分量计算方法的适应性，研究适合我国超/特高压电网短路电流直流分量的计算方法；
（3）研究配网感应电动机驱动方式、类型及参数差异对于贡献短路电流的影响，研究工业、商业、居民配电网典型场景对于主网短路电流的贡献及等效建模方法。
预期目标：
提出适合我国电网安全性与经济性相协调的短路电流交流分量与直流分量实用计算方法；提出配电网感应电动机贡献短路电流的典型场景及等效建模方法。
考核指标：
（1）所提方法能够支持节点数不低于50000个，发电机台数不低于2000台仿真数据的快速计算；
（2）发表核心期刊或三大检索论文1篇。
课题2:
新能源并网对交流系统短路电流水平影响机理及评估方法研究
主要研究内容：
（1）调研新能源机组参数，建立单个风电场、光伏电站短路电流计算系统电磁暂态模型；
（2）研究风电、光伏厂站贡献短路电流主要影响因素（包括控制策略等）及短路电流的变化过程，研究单个场站贡献短路电流的原理及计算方法；
（3）研究风电、光伏电站接入交流系统的短路电流量
化分析方法及实用化计算模型。
预期目标：
提出风电、光伏贡献短路电流的关键参数，提出适用于短路电流计算的风电、光伏厂站模型，提出风电、光伏短路电流计算的实用化计算方法。
考核指标：
（1）所提方法可实现新能源规模超过1亿千瓦的短路电流计算；
（2）申请发明专利1项。
课题3:
电力电子化电网设备并网对交流系统短路电流水平影响机理及评估方法研究
主要研究内容：
（1）研究适用于短路电流计算的柔性直流、储能等设备接入电网电磁暂态仿真模型；
（2）研究柔性直流、储能等设备对交流系统短路电流的影响机理，研究其运行控制模式、故障穿越策略等因素对交流系统短路电流水平的影响；
（3）研究直流、储能等设备接入交流系统的短路电流量化评估方法及实用化模型。
预期目标：
揭示柔性直流、储能等电力电子设备对交流短路电流影响机理，提出柔性直流、储能等电力电子设备短路电流计算量化评估方法及实用化模型。
考核指标：
（1）所开发柔性直流、储能等电磁暂态模型能体现设备实际故障响应特性，所提量化评估方法能够适用于柔性直流、储能等馈入电网的短路电流计算；
（2）发表核心期刊或三大检索论文1篇。
课题4:
电力电子化电力系统短路电流分析评估软件开发与应用
主要研究内容：
（1）研究开发适应于短路电流计算的柔性直流、储能等电力电子设备动态模型，搭建短路电流研究分析辅助平台;
（2）研究开发计及短路电流交流分量与直流分量、配网感应电动机及多类型电力电子设备影响的实用化短路电流计算软件；
（3）以规划网架为例，验证项目所提方法的实用性。
预期目标：
完成能够计及电力电子设备影响、具有各动态模块自由选择、灵活组网能力的短路电流研究辅助平台的开发；完成短路电流直流分量时间常数、配网感应电动机负荷对主网短路电流贡献的实用化短路电流计算评估软件模块的开发。
考核指标：
（1）实用化短路电流模块的计算能力节点数不低于50000个，发电机台数不低于2000台，新能源规模不低于1亿千瓦；
（2）提交《电力电子化电力系统短路电流分析评估软件开发与应用》报告1份；
（3）发表核心期刊或三大检索论文1篇；
（4）申请软件著作权2项。
六、成果应用与转化
项目提出的计算方法用于完善短路电流计算标准。
开发的软件平台可直接应用于各级电网规划及运行中的电网短路电流水平校核，用于电网规划设计方案电气设备容量的选择、重大工程项目前期论证及方案比选，为电网科学的规划
设计和安全运行提供技术支持和决策依据。
七、项目经费限额
266万元。
项目5:
《基于规模化储能分散协同的电力系统安全稳定控制技术研究》项目申报指南
一、技术类别
共性关键技术。
二、总体目标
项目基于国家电网“三型两网”专项试点“多站融合”业务模式推广所形成的物理平台，充分发掘和利用储能的多时间尺度动态响应能力，结合电网实际需求，深入研究'多站融合”背景下分散布置的规模化储能在电力系统安全稳定控制中的作用，构建基于规模化储能的电力系统多层级安全稳定控制架构及多点分散协调控制策略，基于国内通用的电力系统仿真软件开发适用于大电网安全稳定分析的储能电站多时间尺度仿真分析工具，实现对规模化储能动态特性及其在电力系统安全稳定控制各项功能的模拟，为解决高比例新能源接入和电力电子化趋势下，我国电网出现的系统惯量降低、频率支撑变弱，电压失稳风险增大，局部电网超过热稳极限以及大型电源送端电网、交直流混联的区域电网和局部弱联电网中仍突出存在的功角稳定问题提供新的稳定控制手段和相应的仿真分析工具。
三、课题设置情况
1、适用于大电网安全稳定分析的规模化储能多时间尺度动态仿真模型研究；
2、规模化储能用于电力系统安全稳定控制的机理和多点分散协调控制方法研究；
3、基于规模化储能分散协同控制的安全稳定控制架构和控制策略研究。
四、项目实施期限
本项目研究的起止时间为2020年1月至2022年12月。
五、课题内容
课题1：
适用于大电网安全稳定分析的规模化储能多时间尺度动态仿真模型研究
主要研究内容：
（1）研究储能系统的机电暂态仿真模型，包括储能设备本体模型、PCS有功无功控制系统模型以及低/高电压故障穿越模型，并基于实际规模化应用的储能工程完成模型的参数校核。
（2）研究储能系统的中长期动态仿真模型及储能系统参与大电网频率控制的AGC中长期仿真模型。
（3）研究规模化储能系统参与电网安全稳定控制的动态仿真模型，实现“多站融含胃景下储能参与系统功角稳定控制、频率控制、潮流控制以及为系统提供惯量支撑和电压支撑的动态仿真功能。
预期目标：
建立规模化储能装置实用的机电暂态和中长期动态仿真模型，并在国内通用的电力系统仿真软件中开发实现，具备对规模化储能多时间尺度动态特性及其在电力系统安全稳定控制各项功能的模拟，满足大规模电力系统仿真计算的需求。
考核指标：
（1）研究的储能类型应包含电池储能或其它储能类型；
（2）在国内通用电力系统仿真软件中实现所提出的规模化储能多时间尺度动态仿真模型，支持5万节点规模的大电网仿真计算；
（3）申请发明专利1项，申请软件著作权1项。
课题2:
规模化储能用于电力系统安全稳定控制的机理和多点分散协调控制方法研究
主要研究内容：
（1）构建典型场景研究规模化储能提升电力系统暂态和动态稳定性的机理；从多点协调控制的角度，结合仿真分析，研究分散布置的规模化储能对提升系统暂态和动态稳定性的影响，研究确定敏感控制站点及容量配置的方法。
（2）研究规模化储能参与电力系统频率控制以及为系统提供惯量支撑的机理，构建典型应用场景并进行仿真分析。
研究基于多点分散布置规模化储能的快速一次调频、大扰动和稳态波动下的二次调频的控制策略，构建包含规模化储能调频控制策略的更为完善的频率控制体系。
（3）研究规模化储能提升受端电网电压支撑能力的机理。
从多点协调控制的角度研究规模化储能为交直流混联受端电网提供电压稳定支撑的控制方法。
（4）构建典型应用场景研究规模化储能进行电力系统潮流控制的机理，研究规模化储能增强电网运行灵活性和潮流调控能力的多点分散协调控制方法，结合仿真分析分析确定敏感控制站点和容量配置。
预期目标：
揭示规模化储能用于电力系统安全稳定控制的机理，提出规模化储能提升系统安全稳定性的多点协调控制方法。
考核指标：
（1）提出规模化储能提升系统安全稳定性的多点协调控制方法，构建典型应用场景并基于课题1的仿真工具对所提的控制方法进行仿真验证；
（2）申请发明专利1项，发表核心期刊或三大检索论文1篇。
课题3:
基于规模化储能分散协同控制的安全稳定控制架构和控制策略研究
主要研究内容：
（1）结合规模化储能分散协同控制的需求，提出规模化储能的多层级安全稳定控制架构方案。
（2）研究故障期间储能低压穿越特性及其对既定控制策略和系统安全稳定性的影响，提出故障期间储能电站的低电压穿越技术要求和控制策略。
（3）在储能电站多层级控制架构和多点分散协调控制方法的基础上，结合储能的低穿特性要求，构建规模化储能提升电力系统功角、频率和电压稳定性以及增强电电网潮流调控能力的多站协同控制策略。
预期目标：
提出基于规模化储能分散协同控制的电力系统多层级安全稳定控制架构方案和多站协同控制策略。
考核指标：
（1）提出规模化储能的多层级分散协同控制架构方案应能覆盖地调及以上范围，包含控制主站、控制子站、执行站和储能终端；
（2）申请发明专利1项，发表核心期刊或三大检索论文1篇。
六、成果应用与转化
本项目研究成果应用对象主要包含国网公司总部及各分部和省公司以及储能设备厂家和相关的投资、科研机构。
通过专利使用权转让、软件使用权转让以及基于本项目研究成果的咨询服务等方式产生直接经济效益。
本项目建立的规模化储能多时间尺度动态仿真模型及开发的仿真工具将广泛应用于电力系统的机电暂态和中长期动态仿真中，为包含储能电站的电网规划、运行分析、工程建设提供支撑；本项目提出的规模化储能参与在电力系统安全稳定控制的策略丰富了电力系统的有功和无功调控手段，能够提升电力系统安全稳定水平，为电力系统的运行调控和安全稳定控制带来革命性的变化，具有广阔的应用前景。
七、项目经费限额
289万元。
项目6:
《多直流群送端系统运行特性、耦
合机理及评价指标研究》项目申报指南
一、技术类别
共性关键技术
二、总体目标
面向我国西部、北部聚集型高比例新能源，多直流群外送发展场景，研究新能源多回直流送出系统中多直流群送出运行特性、与新能源占比耦合关系、送端电网承载能力的强弱等主要问题。
探讨故障扰动冲击下，交流系统与直流系统、多回直流系统之间以及直流与新能源之间的耦合作用与相互影响，对电网受扰暂态特性、新能源接入比例和多回直流输送规模以及送端系统安全稳定水平带来的影响。
研究电网主导稳定形态与新能源接入规模、直流送出规模的量化关系,揭示不同规模新能源接入和直流送出对电网稳定性的影响；研究制约新能源接入能力和直流送出能力的影响因素，提出量化评价指标体系，为高比例新能源直流群送端系统的构建与运行提供参考支撑。
本项目的实施对今后我国电网新能源发展消纳、清洁电能送出提供指导，并将提升我国电网接纳新能源并网及安全稳定运行的能力，推动我国高占比新能源电网的安全稳定运行。
三、课题设置情况
1、高比例新能源场景下直流群外送系统模型构建与分析；
2、高比例新能源送端系统新能源接入规模、直流群输送能力与电网稳定特性耦合关系与相互作用机理研究；
3、高比例新能源多直流群送端电网承载力评价指标体系与提升技术研究。
四、项目实施期限
本项目研究的起止时间为2020年1月至2021年12月。
五、课题内容
课题1：
高比例新能源场景下直流群外送系统模型构建与分析
主要研究内容：
（1）基于我国高比例新能源送端电网，分析高比例新能源直流群外送系统的形态特征；
（2）建立满足系统分析需求的高比例新能源直流群外送系统仿真模型及抽象等值研究模型；
（3）对比研究高比例新能源直流群外送系统的模型可表征性及等值模型机理解析。
预期目标：
构建高比例新能源直流群外送系统仿真模型及等值研究模型，掌握高比例新能源直流群外送系统基础分析对象。
考核指标：
（1）提出高比例新能源直流群外送系统仿真模型及简化等值模型，并验证模型的适用性；
（2）发表核心期刊或三大检索论文1篇；
（3）申请发明专利1项。
课题2:
高比例新能源送端系统新能源接入规模、直流群输送能力与电网稳定特性耦合关系与相互作用机理研究
主要研究内容：
（1）研究高比例新能源送端系统新能源与多直流群间运行特性耦合关系与相互作用机理；
（2）研究高比例新能源送端系统新能源接入规模与电
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