电力系统分析虚拟仿真软件

KP-01 大型能源科普模型（包括水电、火电、核电、风电、输配电）

KP-02 核电站动态演示模型

KP-03 1000MW压水堆核电站演示模型

KP-04 1300MW压水堆核电站演示模型

KP-05 AP1000型先进压水堆核电站演示模型

KP-06 核电站一回路演示模型

KP-07 火力发电厂整体沙盘动态演示模型（1000MW、600MW）

KP-08 火力发电电力生产流程演示模型

KP-09 燃气轮机-蒸汽轮机联合循环电站演示模型

KP-10 三峡水电站枢纽动态仿真演示模型

KP-11 水轮发电机组动态仿真演示模型

KP-12 抽水蓄能电站整体布局仿真演示模型

KP-13 风力发电厂沙盘仿真模型

KP-14 风力发电机组演示模型

KP-15 机舱结构展示模型

KP-16 垃圾发电厂剖面模型、

KP-17 垃圾发电机组演示模型

KP-18 生物质能发电机组演示模型

KP-19 太阳能发电模型

KP-20 地热发电动态演示模型

KP-21 潮汐发电动态演示模型

KP-22 波浪发电动态演示模型

KP-23 脚踏发电装置模型（配显示器演示）

KP-24 手摇发电动态演示模型

KP-25 核能发电生产过程灯光演示板

KP-26 火力发电生产过程灯光演示板

KP-27 水力发电生产过程灯光演示板

KP-28 风光互补发电系统原理演示板

KP-29 沼气发电系统工艺流程演示板

KP-30 垃圾发电生产过程灯光演示板

KP-31 生物质气化机组工艺流程演示板

KP-32 地热发电生产过程灯光演示板

KP-33 太阳能发电生产过程灯光演示板

KP-34 海洋潮汐发电生产过程灯光演示板

KP-35 变压器模型

KP-36 发电、输变电、供用电综合展示模型

KP-37 各省、市配电网连接立体布置模型

KP-38 石油地质勘探开发综合模型

KP-39 天然气开采工艺流程立体模型

KP-40 钻机模拟仿真演示装置

KP-41 采油五站一体工艺仿真演示模型

KP-42 海上采油平台模型

KP-43 大型炼油厂炼油装置整体模型

“2020年是泛在电力物联网建设的攻坚年，要继续以新能源消纳、电网质效提升、多元要素互联共享、互联网运营为主线，持续加大电网关键装备、大电网运行控制、5G、人工智能等两网融合核心技术攻关。”近日，在国网能源互联网技术研究院行动计划研讨会上，中国电力科学研究院总经理、国网能源互联网技术研究院院长王继业指出。这表明，新能源消纳同样是泛在电力物联网应用的重要方向。

进入“十 三五 ”以来，我国新能源装机持续快速发展，但也面临着区域发展不均衡等问题。为准确有效地贯彻执行新能源优先调度，提前评估电力系统新能源消纳能力，准确定位消纳瓶颈，中国电力科学研究院研发了新能源消纳能力协同计算平台（以下简称“协同计算平台”），旨在分析新能源发电对电网运行影响、优化运行方式和新能源装机时序，为电网调度运行和 政府 出台相关政策提供科学依据。

装机增长叠加消费放缓

新能源消纳仍面临较大压力

数据显示，截至2019年底，我国风电、光伏发电并网装机容量突破4.1亿千瓦，占电源总装机的比例超过21%。 风电与光伏总装机容量超过1000万千瓦的省份已占到全国的一半以上 。

“我国新能源发展速度非常快，由于缺乏科学的新能源消纳能力分析评估手段， 难以量化分析已有的电网运行方式对新能源消纳产生的影响 ，难以对并网时序、电网检修、常规电源运行等环节进行优化，影响新能源消纳水平的进一步提升。”中国电力科学研究院首席专家刘纯表示。

依托数据平台

深化运行消纳分析

针对新能源消纳难题，中国电力科学研究院研发的协同计算平台， 基于新能源时序生产模拟仿真模型 ，可实现新能源出力序列随机模拟、新能源消纳能力时序生产模拟和案例批量计算等功能，可用于分析新能源并网对电网运行的影响、新能源优化布局开发等问题。协同计算平台还通过国家电网调度数据网信息管理大区泛在互连，实现国-分-省（国家电力调度中心-调控分中心-各省电力调控中心）数据共享、数据远程同步管理以及计算结果远程校验。

“协同计算平台已成功应用到国家电网公司国调中心、华北分中心、东北分中心、西北分中心，山西、吉林、蒙东、青海、宁夏、湖南等19个省级电网， 可较为准确地评估新能源消纳能力 ，有效助力调度部门优化运行方式。”中国电力科学研究院新能源研究中心调度室主任黄越辉介绍，目前，协同计算平台的底层系统——新能源生产模拟系统，已通过中国电力企业联合会组织的产品鉴定，认为新能源生产模拟系统中风电/光伏发电时间序列建模、时序生产模拟方面达到国际领先水平。

国家电力调度控制中心水新处相关负责人表示：“通过新能源消纳能力协同计算平台的统一建设， 首次实现各省新能源消纳情况回溯及对未来2-3年新能源消纳情况的测算 ，有利于准确分析各省新能源消纳瓶颈，对症施策。此外，协同计算平台中‘国-分-省’三级协同互联消纳能力计算管理模式，可以实现硬件分布式部署、任务分层级实时下达、数据及计算结果统一管理，兼顾流程规范性与计算效率，精准挖掘提升新能源消纳水平的各项措施，有效助力电网优化运行。”

技术引领

为新能源发展提供科学规划

目前，在国家电力调度控制中心的组织下，中国电力科学研究院与各省级电网调度运行人员一起，利用协同计算平台开展新能源消纳能力量化分析计算，指明新能源消纳能力提升的具体努力方向。

“ 利用协同计算平台对重点地区的新能源消纳能力开展全方位评估 ，量化分析阻碍新能源消纳的关键因素，提出火电机组深度调峰、扩大新能源省间交易规模、旋转备用共享等具体措施。并向 政府 部门提出引导新能源装机有序并网，新能源新增装机逐步向中东南部地区转移等建议。” 黄越辉表示， 政府 部门高度重视并落实出台了风电/光伏发电投资监测预警政策，对风光红色预警区域，停止并网申请，仅允许平价和扶贫项目并网。在国家政策的引导下，新疆、甘肃等消纳矛盾突出的地区积极努力，采取一系列举措持续提升新能源消纳水平，消纳水平显著提高。2017年至2019年，我国风电和光伏发电利用率逐年提升，新能源消纳矛盾得到明显缓解。

“由于影响新能源消纳的因素众多，各因素之间又互相影响，而大数据的核心价值就在于揭示事物之间相关性，利用大数据挖掘可以有效量化各影响因素之间关联关系。” 黄越辉强调。

“未来，协同计算平台将在现有基础上，结合电网调度运行需求不断优化分析计算模型， 满足未来分布式电源、储能、需求侧响应的大规模发展需求 。” 黄越辉表示。

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责编 | 李慧颖

安全帽和口罩成了他们除夕夜的标配|新春走基层一线见闻

以发电机为例，发电机由于是一个旋转元件，其具有较大的转动惯量，当系统受到扰动时，发电机的转速变化，释放其中的旋转能力，来维持系统稳定。

一些新能源机组由于通过逆变器与主网连接，受到其控制方式的影响，当系统发生故障时，系统出现功率缺额，需要机组提供这部分能量；常规旋转发电机由于有较大的转动惯量，能够提供这部分能量；而新能源逆变器当检测到故障发生时，会主动与电网脱离，导致功率缺额的增加，进而可能导致系统崩溃。

模拟惯量控制就是通过更改逆变器的控制方式，让逆变器模拟一台真实发电机在故障情况下出现的行为，来为系统提供一部分虚拟的转动惯量。

新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。 常见新能源 太阳能 太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式 广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。 利用太阳能的方法主要有：太阳电能池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能；太阳能热水器，利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电等。现在很多公司已经开始着手利用太阳能，例如青岛凌鼎新能源有限公司就利用太阳能研发了太阳灶、太阳能烤箱、太阳灶反光膜、太阳能开水器等系列产品。太阳能清洁环保，无任何污染，利用价值高，太阳能更没有能源短缺这一说，其种种优点决定了其在能源更替中的不可取代的地位。 太阳能可分为3种： 1.太阳能光伏　光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋照明，并为电网供电。 光伏板组件可以制成不同形状，而组件又可连接，以产生更多电力。近年，天台及建筑物表面均会使用光伏板组件，甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分，这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。 2.太阳热能　现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能，方法是在设计时加入合适的装备，例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。 3.太阳光合能：植物利用太阳光进行光合作用，合成有机物。因此，可以人为模拟植物光合作用，大量合成人类需要的有机物，提高太阳能利用效率。 核能 核能是通过转化其质量从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc^2，其中E=能量，m=质量，c=光速常量。核能的释放主要有三种形式： A.核裂变能 所谓核裂变能是通过一些重原子核（如铀-235、铀-238、钚-239等）的裂变释放出的能量 B.核聚变能 由两个或两个以上氢原子核（如氢的同位素—氘和氚）结合成一个较重的原子核，同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应，其释放出的能量称为核聚变能。 C.核衰变 核衰变是一种自然的慢得多的裂变形式，因其能量释放缓慢而难以加以利用。 核能的利用存在的主要问题： （1）资源利用率低 （2）反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素，其最终处理技术尚未完全解决 （3）反应堆的安全问题尚需不断监控及改进 （4）核不扩散要求的约束，即核电站反应堆中生成的钚-239受控制 （5）核电建设投资费用仍然比常规能源发电高，投资风险较大 海洋能 海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点，是一项亟待开发利用的具有战略意义的新能源。 波浪发电，据科学家推算，地球上波浪蕴藏的电能高达90万亿度。目前，海上导航浮标和灯塔已经用上了波浪发电机发出的电来照明。大型波浪发电机组也已问世。我国在也对波浪发电进行研究和试验，并制成了供航标灯使用的发电装置。将来的世界，每一个海洋里都会有属于我们中国的波能发电厂。波能将会为我国的电业作出很大贡献。 潮汐发电，据世界动力会议估计，到2020年，全世界潮汐发电量将达到1000-3000亿千瓦。世界上最大的潮汐发电站是法国北部英吉利海峡上的朗斯河口电站，发电能力24万千瓦，已经工作了30多年。中国在浙江省建造了江厦潮汐电站，总容量达到3000千瓦。 风能 风能是太阳辐射下流动所形成的。风能与其他能源相比，具有明显的优势，它蕴藏量大，是水能的10倍，分布广泛，永不枯竭，对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。 风力发电，是当代人利用风能最常见的形式，自19世纪末，丹麦研制成风力发电机以来，人们认识到石油等能源会枯竭，才重视风能的发展，利用风来做其它的事情。 1977年，联邦德国在著名的风谷--石勒苏益格-荷尔斯泰因州的布隆坡特尔建造了一个世界上最大的发电风车。该风车高150米，每个浆叶长40米，重18吨，用玻璃钢制成。到1994年，全世界的风力发电机装机容量已达到300万千瓦左右，每年发电约50亿千瓦时。 生物质能 生物质能来源于生物质，也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式，它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质能是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态或气态的燃料。地球上的生物质能资源较为丰富，而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍，但目前的利用率不到3%。 生物质能利用现状 2006年底全国已经建设农村户用沼气池1870万口，生活污水净化沼气池14万处，畜禽养殖场和工业废水沼气工程2,000多处，年产沼气约90亿立方米，为近8000万农村人口提供了优质生活燃料。 中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。2006年用于木材和农副产品烘干的有800多台，村镇级秸秆气化集中供气系统近600处，年生产生物质燃气2,000万立方米。 地热能 地球内部热源可来自重力分异、潮汐摩擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。放射性热能是地球主要热源。我国地热资源丰富，分布广泛，已有5500处地热点，地热田45个，地热资源总量约320万兆瓦。 氢能 在众多新能源中，氢能以其重量轻、无污染、热值高、应用面广等独特优点脱颖而出，将成为21世纪最理想的新能源。氢能可应用于航天航空、汽车的燃料,等高热行业。 海洋渗透能 如果有两种盐溶液，一种溶液中盐的浓度高，一种溶液的浓度低，那么把两种溶液放在一起并用一种渗透膜隔离后，会产生渗透压，水会从浓度低的溶液流向浓度高的溶液。江河里流动的是淡水，而海洋中存在的是咸水，两者也存在一定的浓度差。在江河的入海口，淡水的水压比海水的水压高，如果在入海口放置一个涡轮发电机，淡水和海水之间的渗透压就可以推动涡轮机来发电。 海洋渗透能是一种十分环保的绿色能源，它既不产生垃圾，也没有二氧化碳的排放，更不依赖天气的状况，可以说是取之不尽，用之不竭。而在盐分浓度更大的水域里，渗透发电厂的发电效能会更好，比如地中海、死海、我国盐城市的大盐湖、美国的大盐湖。当然发电厂附近必须有淡水的供给。据挪威能源集团的负责人巴德·米克尔森估计，利用海洋渗透能发电，全球范围内年度发电量可以达到16000亿度。 水能 水能是一种可再生能源，是清洁能源，是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源；狭义的水能资源指河流的水能资源。是常规能源,一次能源。水不仅可以直接被人类利用，它还是能量的载体。太阳能驱动地球上水循环，使之持续进行。地表水的流动是重要的一环，在落差大、流量大的地区，水能资源丰富。随着矿物燃料的日渐减少，水能是非常重要且前景广阔的替代资源。目前世界上水力发电还处于起步阶段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水运动均可以用来发电。 可以利用电解水分子和光以及化学分解水分子的方式，来分解到可燃烧的氢气，它可作为新的，多用途的能源来替代现有的矿物质能源。水分子的分解过程简而易行，投资少见效快。这给水能的综合利用带来了广泛的前景，在地球上，水是一种到处可见的液态物质。通过水的分解装置，制备出氢燃料，可用于汽车，航天航空，热力发电等工业和民用方面，在较大的程度上，缓解了人类对矿物质资源的过分依赖。

电力是能源转换的中间形式，便于输送。新能源是可以代替现在化石燃料（煤、石油、天然气）来发电的能源，因为化石燃料不可再生，总有用完的一天。现在研究的新能源有风能、太阳能、生物质能、地热能等

通信电源设计及应用 作者：朱雄世 主编

ISBN：10位〔7508337050〕 13位〔9787508337050〕

出版社：中国电力出版社定价：￥47.00 元

内容提要

本书以通信电源的设计和应用为中心，结合工作实际，介绍了通信电源的设计原则、设计标准及规范，介绍了直流和交流供电设计、油机发电的配置、新能源供电设计、交直流电力导线设计，还介绍了电源和空调设备监控、系统的接地和防雷、通信机房的要求，以及通信电源设备的检测、通信电源可靠性要求、通信电源设计文件的编制等。

本书内容翔实，是通信电源设计人员的有益工具，也是通信电源管理人员的重要参考资料。

新能源电力系统及其特征

随着以风电、太阳能发电等新能源电力的开发利用，接入电网的新能源电力比重日益提高。众所周知，电力的基本特征是难以大规模储存，电力的生产与消费必须同步进行。电力系统通过统一的调度指挥，使电力的生产跟随负荷需求的变化，保证电能的实时供需平衡。对于传统的电力系统来说，电力调度中心根据用户负荷需求变化对发电单元发出调度指令，发电单元执行自动发电控制(Automatic Generation Control，AGC)调度指令改变发电负荷，满足用户负荷需求，维持电网安全稳定，保证电能质量。当发电侧的可调度容量难以达到负荷侧需求以及发生可能影响电网安全稳定的情况时，电力调度中心将采取切除用户负荷等措施，保证电网安全稳定运行。对于传统的火电、水电、核电、油/气发电而言，发电单元一般具有良好的可调度性能。发电机组在一定的容量范围内可以按照电网调度AGC指令变更发电功率。因此，在发电装机容量可满足用户最大负荷的前提下，整个电力系统是可调可控的。风电、太阳能发电区别于传统发电的一个重要特征在于它的随机波动性。由于产生电力的一次能源来自于自然界空气的流动与太阳光的辐射，不仅不可储存，而且受到季节、气候和时空等的影响，具有很强的随机波动性和间歇性，因此，对于具有一定装机容量的新能源发电单元来说，其实际出力首先取决于现时刻的风力、太阳光强度的约束。当风电、太阳能发电规模化接入电网后，电力系统就必须在随机波动的发电侧与随机波动的负荷侧之间实现电力的供需平衡，保持电网的安全稳定。

新能源电力的另外一个重要特征在于它的能量密度低。例如：当风速为3m/s时，其能量密度为20W/m2左右，而太阳能即使是在天气晴朗的正午，太阳垂直投射到地球表面的能量密度仅为1000W/m2左右，这样使得新能源发电设备的单机容量不可能过大。大量的小容量发电机组接入电网，使电力系统受控发电单元呈爆炸性增长趋势。截至2012年底，我国火电机组累计装机819.17GW，单机6MW及以上的火电机组总数约为6600台；同期，风电机组的装机总量仅为75.324GW，装机数量却达到了53764台，超过了火电机组数量的8倍。 按照我国风电装机2020年将达到200~300GW的预期，以目前风电的平均单机装机容量来计算，到时需要并入电网的风电机组数量将达到14万至21万台！随着新能源电力的规模化开发和电网中新能源电力比重的增加，使传统电力系统的基本特征发生了显著的变化，主要体现在以下几个方面：随机性、可控性、安全性、整体性、智能化。进而将推动电力系统的结构形态、运行控制方式以及规划建设与管理发生根本性变革，从而将逐步形成新一代电力系统，即新能源电力系统。