大電網網絡分析取得突破多方面提升計算能力

2017-12-13 14:58:08 來源:科技日報作者:李靜　點擊量：評論 (0)

隨著特高壓交直流混聯大電網的一體化調控運行和間歇性新能源的大規模接入，對網絡分析應用提出了新的要求。針對新的需求，中國電力科學研究院有限公司電力自動化研究所大電網網絡分析計算能力提升及多級協同計算

隨著特高壓交直流混聯大電網的一體化調控運行和間歇性新能源的大規模接入，對網絡分析應用提出了新的要求。

針對新的需求，中國電力科學研究院有限公司電力自動化研究所“大電網網絡分析計算能力提升及多級協同計算架構關鍵技術與應用”項目利用GPU并行、集群多核并行和分布式計算等技術，從網絡分析應用新型計算方法、多級調度一體化協同計算方法、計算結果準確性分析與評價和編程輔助工具等方面開展研究，多方面提升其計算能力。

項目執行期間，授權發明專利11項(受理發明專利8項);發表論文17篇(SCI檢索期刊論文2篇);制定公司企標報批稿1份;研發軟件11套，獲軟件著作權11項，開發原型系統1套。

經中國電機工程學會鑒定，項目整體達到國際先進水平，其中在基于正交增量行變換的動態分區抗差狀態估計方法、匹配GPU架構的批量潮流計算并行求解算法方面達到國際領先水平。

近日，由該研究所李強、郎燕生、李靜、周贛、林靜懷、常乃超、郭子明、趙昆、羅雅迪、張印、陳鄭平、溫麗麗、談林濤、賈育培、王淼完成的該項目獲國家電網公司科技進步二等獎。

中國電力科學研究院有限公司電力自動化研究所是中國電力行業最早從事電力自動化理論與實踐研究的科研單位之一，并于上世紀70年代中期開始網絡分析技術研究，自主研發的電力系統網絡分析應用，已實現了產品化和成果轉化，先后在美國HABTIT系統、CC-2000、CC-2000A和D5000系統開發成功并推廣應用，受到用戶普遍好評，在國家電網公司省級以上D5000系統網絡分析應用的市場中，占據了30多套主備調市場份額，具有顯著的市場優勢。

此次該項目在傳承中創新，提出了基于正交增量行變換的動態分區抗差狀態估計方法，實現了可疑數據動態分區估計和方程局部修正求解，提升了算法精度和速度;提出了匹配GPU架構的批量潮流計算并行求解算法，建立了稀疏矩陣存儲和線程分配的規則化策略，實現了基于GPU加速的批量稀疏QR分解，提升了靜態安全分析并行計算效率。

除此以外，該項目提出了適用于多級調度一體化協同運行的大電網網絡分析分布式計算方法，建立了網絡分析多級協同服務體系架構，實現多級系統的一體化網絡分析計算。提出了基于層次分析法的狀態估計計算結果多指標綜合評價方法，為電網基礎數據質量提升提供技術指導;提出了適用于電網調度集群的并行編程輔助系統架構，實現了編程輔助、內存和性能分析等工具，提高了應用軟件并行化開發效率。

項目研究成果已成功應用到國調、華中分中心、四川、福建、冀北、遼寧、湖南等調控中心，長期應用效果表明，本項目研發成果提升了網絡分析應用計算速度和精度。

項目基于正交增量行變換的動態分區抗差狀態在國分省地各級系統均有應用，有效提升了各系統不良數據檢測和辨識能力，提高了狀態估計計算速度和精度，降低了基礎數據維護工作量，并為其他應用軟件提供高質量的實時數據斷面。考慮多端柔直的潮流計算軟件成功在福建調控系統中應用，實現對浦園、鷺島柔直換流系統潮流的準確分析計算。集群多核并行靜態安全分析在國調和華中分中心示范應用，充分利用了現有調度集群計算資源，提高了靜態安全分析計算速度，基于GPU加速的并行靜態安全分析在實驗室測試結果表明，基于CPU+GPU的異構計算模式，可進一步提升網絡分析應用計算速度。

項目基于多級調度一體化協同網絡分析分布式計算總體架構，研發了數據交互、作業調度、分布式拓撲分析、計算模型服務、分布式調度員潮流計算等軟件，并在實驗室搭建多級調度測試環境對項目成果進行仿真測試，測試結果表明，該架構可有效支撐多級調度一體化協同網絡分析分布式計算，為網絡分析應用分布式計算的實現提供服務支撐。

項目以狀態估計遙測、節點功率平衡、支路首末端功率平衡合格率為基礎的狀態估計計算結果綜合評估方法已應用到國調中心的狀態估計同業對標考核中，從多角度反映電網模型和量測數據中存在的問題，指導各調控中心基礎數據質量的提升。

并行編程輔助工具為項目各應用軟件研發提供了有效輔助工具，使項目組在短期內完成多個應用軟件的研發，縮短了軟件研發周期和人力成本，提高了研發效率。

項目成果有效提高了各級系統網絡分析應用計算速度和精度，提升了調度駕馭互聯大電網的能力，間接促進了新能源消納，為2022年冬奧會張北柔直調控系統建設提供了技術儲備。

近三年，項目新增銷售額約5616萬元，減少了各級系統電網基礎數據和模型的維護成本，為各公司節支2723.5萬元，為冀北電網增加風電消納2.84億千瓦時，折算電價約1.4億元，節約電煤2835萬噸，少排放25萬噸CO2、32.4萬噸SO2、8.9萬噸煙塵，減少了污染，經濟和社會效益顯著。

原標題:計算更快速精度更精準調控更科學