摘要:近年来，为实现多种能源互补共济与高效利用，集电、热、气于一体的综合能源系统在世界范围内得到了广泛的关注。高效、精确的多时间尺度动态时域仿真是支撑综合能源系统运行和控制的关键技术。文中以综合能源系统动态建模仿真为研究对象，首先介绍了典型综合能源系统的结构与动态过程。然后，从基础模型、仿真技术、数值计算3个关键点介绍了综合能源系统动态建模仿真技术所取得的研究进展，主要包括多能耦合通用建模理论、分区多速率仿真技术、异质能源网络高效数值计算实现方法。在此基础上，讨论了现有研究中仍需解决的关键难题，如变工况动态建模、多速率分区接口处理、数值求解格式选取等问题。最后，对未来综合能源系统动态建模仿真关键技术的研究方向与应用前景进行了展望。

摘要:能源转型背景下，新型电力系统中高比例可再生能源和高比例电力电子设备接入的特征将深刻改变电网形态和运行特性，对仿真理论研究和先进仿真工具研发提出了新的需求。文中梳理了现有仿真软件、仿真体系在应对新型电力系统稳定特性变化、仿真分析时空尺度和跨度增大，以及电力系统数字化发展过程中电网智能分析运行控制体系构建3个层面上的需求与挑战。分析现有仿真技术的特性，指出当前仿真工具存在的不足。最后，理清仿真工具发展趋势，提出新型电力系统仿真技术框架，并就目前仿真工具需要关注的潜在技术发展要点进行展望。

摘要:面向高比例电力电子装备接入后的电力系统安全稳定分析需求，首先，梳理了电力电子装备单体建模和集群建模的现状，分析了不同建模方法的技术原理和适用性。其次，介绍了机电暂态、电磁暂态、机电-电磁暂态混合、数模混合等不同仿真技术的原理和应用现状。再次，分析了未来更大规模新能源接入场景的建模和仿真技术挑战。最后，对高比例电力电子电力系统建模及仿真技术的发展趋势进行展望，提出了电源侧和负荷侧精细化建模、大电网全电磁暂态仿真、基于高性能计算的云仿真、多手段协同仿真分析等关键技术研究方向。

摘要:国产电磁暂态仿真平台存在用户群小、推广困难、难以面向工程的难题，亟须寻找合适的研究方向提升仿真性能。随着中国电网逐渐向大规模、高复杂度、电力电子化的方向发展，现有仿真平台的效率越来越难以满足需求。除此之外，现有仿真平台在软件内核、底层开放性和与硬件实物的交互能力上还存在提高空间，平台易用性还需进一步优化。总结了当前模块化电力电子装备的建模方法，提出了仿真技术的前瞻方向，并归纳出能够有效提高仿真效率的一般化加速仿真框架。最后，提出了国产平台易用性优化的具体建议，并指明了技术研究方向。

摘要:大量电力电子设备接入电力系统给电磁暂态实时仿真技术带来了巨大的挑战。文中从多个角度对电力电子设备和含电力电子设备电力系统实时仿真领域近年来的研究成果进行了综述。在应用场景和利用范式方面，除了硬件在环测试等对仿真实时性具有严格要求的场景，实时仿真还被用于其他单纯对仿真效率有较高要求的场景。在建模与仿真方法方面，无论是基于分立元件的建模仿真，还是基于端口特性或电路等值的电力电子设备建模仿真，都有商业化应用的案例，但如何兼顾高频、复杂设备实时仿真的效率和精度仍是当前研究的热点与难点。在实时仿真硬件平台方面，现场可编程门阵列（FPGA）和图像处理单元（GPU）等具有天然硬件并行性的计算芯片成为除CPU之外的重要选择，特别是FPGA正被越来越多的商业化平台所采用，但所用仿真算法大多基于传统框架，尚未能充分发挥FPGA的硬件架构优势。此外，电力电子设备和含电力电子设备电力系统实时仿真的算法并行性、强刚性与数值稳定性问题仍具有巨大的研究空间。

摘要:对于新型电力系统的有效全电磁暂态仿真而言，不仅要提升基础模型的精度和稳定性水平，更面临着万节点级大规模电网的仿真效率和不同时间尺度电力电子系统的计算精度两大挑战。结合所研发的高性能电磁暂态仿真平台，介绍了解决上述挑战的基本思路和实现效果。以同步发电机、传输线和电力电子器件为例，说明重点核心模型的技术突破。基于时域变换大步长电磁暂态算法和高效自动并行技术，实现宽时间尺度大电网高效全电磁仿真，达到数千节点级主网架的超实时仿真和数万节点级电网的高效仿真。利用多速率电磁暂态接口，实现交流大电网及不同时间尺度电力电子系统的空间多速率并行仿真。通过万节点级超大规模电网算例及实际省级和区域电网的故障录波对比，验证了所实现技术的高效率和准确性。

摘要:研究基于区块链的硬件仿真平台，设计控制架构以实现区块链与智能设备间的数据交互，评估能源区块链受真实环境中各种物理因素影响的性能，是分析不同区块链架构对分布式能源交易适用性的基础。为模拟园区规模下分布式能源产消者的运行状态，设计并实现了具有硬件层、控制层、网络层与区块链层4层架构的分布式能源交易物理-信息仿真平台。其中，硬件层基于真实物理模型实现，代表实际发用电方主体；控制层实现硬件层与区块链层间的数据交互；网络层定义节点连接方式；区块链层采用权威证明(PoA)共识机制，负责撮合与记录电能交易。最终形成了一种软硬件结合的完整能源区块链仿真架构，支撑智能设备“能量流”向区块链“数据流”转化。仿真结果表明，所设计仿真平台能够实现对能源区块链系统性能的测试，以太坊PoA共识机制已基本能够满足分布式能源交易对性能的要求。

摘要:为深入探究电力市场运营、市场成员决策、电网调度运行之间的交互影响，建设了电力市场联合实验推演能力，构建了电力市场全景实验平台总体功能框架，系统性阐述了“双碳”目标下电力市场实验推演面临的主要挑战。提出实验推演场景的智能构建技术、多类型市场成员竞价决策行为模拟技术。从电力市场出清模拟在高性能智能出清算法、多市场耦合运营模拟、长周期连续模拟任务调度等方向，着重分析了需要进一步突破的关键技术，提出了与电力市场运营模拟衔接的电网调度运行模拟技术以及市场运营大数据评估技术中的关键点。

摘要:在实现“碳达峰、碳中和”目标、推动构建以新能源为主体的新型电力系统背景下，高比例新能源并网、高比例电力电子装备将成为未来新型电力系统的主要趋势和突出特征。文中首先概述了新型电力系统的特征，总结了新型电力系统对建模仿真技术提出的迫切需求，分别从建模优化方法、多时间尺度仿真方法和仿真计算加速方法等方面分析了电力系统建模仿真技术的现状和改进方案，同时，描述了面向新型电力系统的仿真新技术和应用新模式。最后，对建模仿真新技术及其应用新模式如何更好地适应新型电力系统构建和运行给出了建议。

摘要:

摘要:文中归纳总结了新型电力系统新能源发电高渗透、电力电子设备高渗透的特性给电力系统仿真带来的挑战，提出了电力系统仿真应用软件的设计理念，即模型完备、建模准确、计算高效、场景全面、接口开放、服务灵活这6个方面；基于仿真是认识和改造新型电力系统的工具而非目的，以及仿真应适应新型电力系统背景下电力企业数字化转型需求的认知，指出了国产电力系统仿真应用软件的功能定位要从单纯的仿真工具向电力系统仿真应用软件开发平台和运行环境过渡，并提出了一条助力用户业务自动化、平台使用便捷化、应用开发生态化的发展路径。最后，通过介绍所研发的面向新型电力系统的仿真应用软件开发平台和运行环境——CloudPSS，展示了上述设计理念与发展路径对软件研发和推广的指导作用。

摘要:信息-物理-社会系统（CPSS）是在信息物理系统（CPS）的基础上，加入政策、行为等社会元素，将广义物理系统视作一个整体，并消除不同领域之间的壁垒。相关的研究和应用都离不开仿真工具的支持。为此，在近20年探索能源的信息-物理-社会系统（CPSSE）过程中研发了统一的仿真平台（Sim-CPSS）。Sim-CPSS支撑了异构仿真应用的互通、互动、互用，并显著降低了复杂系统仿真研究的难度，提高了分析效率。文中介绍了Sim-CPSS的研发思路、架构、功能和原创技术。通过能源领域的众多工程应用验证了其对多领域、多尺度，以及行为多种表达方式的适应能力。Sim-CPSS为CPSS提供了基础工具的强大支撑。

摘要:电力设备在运行中受到电、磁、热、力及流体等多物理场的综合作用，多物理场耦合仿真对保证电力设备设计最优性以及运行可靠性不可或缺。在电力设备多物理场计算及软件开发时须攻克材料非线性建模、快速瞬变多空间/时间尺度问题等效方法、多场耦合作用机理及数学模型的建立、大规模微分代数方程组(DAE)的稳定高效求解等关键问题。为此，分别从材料参数等效、多场耦合计算技术、大规模跨尺度计算、DAE方程组求解等方面介绍了自主软件开发过程中应该重点关注的研究内容和算法技术。为促进基于数值仿真的数字孪生技术在电力设备领域的应用，总结分析了集成几何/仿真分析于一体的等几何分析法、模型降阶方法和基于数据驱动的多物理场仿真方法等新型技术。最后，针对国产计算机辅助工程（CAE）软件存在的问题，分析了国内外多物理场软件开发技术发展现状，并对研发国产电力设备多物理场计算软件作了展望。