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二号站登录测速研究人员开发了一种用于可再生能源系统的新型科学计算方法

2号站登录测速 2号站登录测速 2周前 (07-22) 6次浏览

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美国拥有37吉瓦(GW)的公用事业规模的太阳能能力,足以为超过4,070,000,000盏LED灯供电,目前2号站线路测速有112吉瓦的能力正在开发中。

由于如此大规模的太阳能发电已经到位,目前能源系统的趋势清楚地表明,可再生能源和电池储能系统是未来电网的主要参与者。但这些新技术带来了额外的复杂性和挑战。鉴于这些障碍,我们如何理解现代化电网的行为,以及电力系统运营商和政策制定者如何确保二号站登陆测速链接大规模的持续可靠性?NREL的分析师与加州大学伯克利分校(UCB)的同事一起,在IEEE Electrification的一篇文章中发表了一种新颖的开源计算分析方法,帮助解开了答案。

NREL高级研究员和该文章的作者Clayton Barrows说:”现有的用于建模的商业软件工具几十年来在电力系统分析方面一直运行良好。然而,我们正处于能源系统快速变化的阶段,这对建模需求提出了新的要求,为了跟上这些新兴技术的步伐,我们需要易于修改的透明软件。更新和灵活的软件工具将使研究界能够解决计算问题,并在新技术进入市场之前了解它们的影响。”

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了解低惯量电力系统

可再生能源和电池储能系统的引入,以及对传统旋转发电机的摒弃,导致了人们对低水平物理惯性的电力系统的陌生。过去的电力系统由同步机主导,二号站登陆测速链接中电网稳定性的一个重要来源是按照物理定律行事的物理旋转。然而,现代电力系统有可再生能源以及基于逆变器的发电,二号站登陆测速链接稳定性不是通过机械过程而是通过逻辑和电子控制来维持。

所有这些都从根本上改变了我们对电网稳定性和行为的理解,并为研究和预测这些系统带来了新的障碍。NREL和UCB开发的新的建模方法解决了新兴电网的能源系统变化所带来的不足之处。

用科学计算缩小建模差距

计算工具和模拟在处理电力系统分析的复杂性和规模方面有独特的优势。科学计算使研究人员能够绘制和理解包含广泛的可再生能源和电池储能系统的电力系统。计算机辅助模拟是可复制的,二号站登陆测速链接结果可以被验证,而且计算模型可以被扩展以反映我们现代化电网的真实比例。

可扩展性和灵活性此前一直是该领域研究人员的最大障碍。大规模的实验需要专有的模型和算法,这些模型和算法的建立既昂贵又费时,而且很难–甚至不可能完全代表新兴技术。这种不可获取性最终阻碍了电力系统界的研究和创新,从而阻碍了现代化电网系统的部署。

NREL和UCB的分析师们看到了这一需求,并推出了一套开源的模拟工具和计算方法,可以缩小访问差距。

选择一种通用语言

开发任何模拟工具都要从选择一种编程语言开始。最近文章背后的NREL分析师认为,Julia–Bezanson等人2017年开发的动态类型编程语言,是大规模电力系统建模的最佳答案。

Julia旨在通过弥合脚本语言和高性能计算语言之间的差距,使高性能计算更容易获得。Julia使得编写和维护极二号站登陆测速链接可靠、性能良好的软件变得容易。而易于编写的软件也易于阅读和复制。NREL的分析人员认为,这些能力使Julia成为解决电力系统界科学计算挑战的最佳选择。

建立可扩展的综合基础设施规划框架

随着编程语言的确定,NREL团队着手开发完全可以使用的编程工具,以满足不断发展的现代电力系统的研究需求。二号站登陆测速链接结果是可扩展的综合基础设施规划框架(SIIP)–这是一个首创的灵活的建模框架,包含了新的解决方案算法、先进的数据分析和可扩展的高性能计算。

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茱莉亚的特点和能力在SIIP中被广泛使用,以提供开源工具,为公用事业规模的电力系统提供一致和高性能的数据模型。SIIP包括三个集成建模包:

PowerSystems.jl提供了一个可重复使用和可定制的数据模型,该模型对数学模型的实现细节是通用的,适用于多种仿真策略。它2号站线路测速通过设计提供了扩展能力,使二号站登陆测速链接更容易集成到二号站登陆测速链接他计划中。

PowerSimulations.jl可以实现稳态电力系统建模活动,包括生产成本建模、机组承诺、经济调度、自动发电控制模拟、最佳电力流等。

PowerSimulationsDynamics.jl通过提供广泛的模型库、访问Julia中的几个数值积分器和最先进的低惯性建模方法,实现了电力系统动力学的模拟。

SIIP中包含的软件套件现在可以免费提供给电力系统研究界。通过解决以前建模平台的不足,SIIP有助于向打破现代可再生电力系统开发和部署的障碍迈进一步。

Barrows说:”SIIP的目标是为电气工程师代表新技术,计算科学家开发算法,以及分析师进行应用研究创建一个共同的平台。最终,我们希望SIIP将帮助推进国家测试和分析我们未来电网的能力,这种方法为克服研究低惯性系统的挑战提供了一种有益的、可获得的方法,我们很高兴看到这些工具被应用于研究广泛的未来可再生电网模型。”


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