隨著特高壓交直流混聯(lián)大電網的一體化調控運行和間歇性新能源的大規(guī)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(xié)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(xié)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(zhí)行期間，授權發(fā)明專利11項(受理發(fā)明專利8項);發(fā)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(fā)軟件11套，獲軟件著作權11項，開發(fā)原型系統(tǒng)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(tài)分區(qū)抗差狀態(tài)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(yè)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(fā)的電力系統(tǒng)網絡分析應用，已實現(xiàn)了產品化和成果轉化，先后在美國HABTIT系統(tǒng)、CC-2000、CC-2000A和D5000系統(tǒng)開發(fā)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(tǒng)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(yōu)勢。
此次該項目在傳承中創(chuàng)新，提出了基于正交增量行變換的動態(tài)分區(qū)抗差狀態(tài)估計方法，實現(xiàn)了可疑數(shù)據動態(tài)分區(qū)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(guī)則化策略，實現(xiàn)了基于GPU加速的批量稀疏QR分解，提升了靜態(tài)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(xié)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(xié)同服務體系架構，實現(xiàn)多級系統(tǒng)的一體化網絡分析計算。提出了基于層次分析法的狀態(tài)估計計算結果多指標綜合評價方法，為電網基礎數(shù)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(tǒng)架構，實現(xiàn)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(fā)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(fā)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(tài)分區(qū)抗差狀態(tài)在國分省地各級系統(tǒng)均有應用，有效提升了各系統(tǒng)不良數(shù)據檢測和辨識能力，提高了狀態(tài)估計計算速度和精度，降低了基礎數(shù)據維護工作量，并為其他應用軟件提供高質量的實時數(shù)據斷面?？紤]多端柔直的潮流計算軟件成功在福建調控系統(tǒng)中應用，實現(xiàn)對浦園、鷺島柔直換流系統(tǒng)潮流的準確分析計算。集群多核并行靜態(tài)安全分析在國調和華中分中心示范應用，充分利用了現(xiàn)有調度集群計算資源，提高了靜態(tài)安全分析計算速度，基于GPU加速的并行靜態(tài)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(xié)同網絡分析分布式計算總體架構，研發(fā)了數(shù)據交互、作業(yè)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(huán)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(xié)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(xiàn)提供服務支撐。
項目以狀態(tài)估計遙測、節(jié)點功率平衡、支路首末端功率平衡合格率為基礎的狀態(tài)估計計算結果綜合評估方法已應用到國調中心的狀態(tài)估計同業(yè)對標考核中，從多角度反映電網模型和量測數(shù)據中存在的問題，指導各調控中心基礎數(shù)據質量的提升。
并行編程輔助工具為項目各應用軟件研發(fā)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(fā)，縮短了軟件研發(fā)周期和人力成本，提高了研發(fā)效率。
項目成果有效提高了各級系統(tǒng)網絡分析應用計算速度和精度，提升了調度駕馭互聯(lián)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(tǒng)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(tǒng)電網基礎數(shù)據和模型的維護成本，為各公司節(jié)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(jié)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。