中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：
01 平臺(tái)介紹
1.研發(fā)背景
在新型電力系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)程中，配電網(wǎng)研究對(duì)象從傳統(tǒng)的“站-線-變”轉(zhuǎn)型為“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”，規(guī)劃、運(yùn)行和運(yùn)維等過程的分析計(jì)算更加依賴定量化仿真模擬。在規(guī)劃設(shè)計(jì)層面，傳統(tǒng)方法停留在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、分壓分區(qū)電力電量平衡、110-35千伏容載比校核基礎(chǔ)功能上, 未考慮源網(wǎng)荷儲(chǔ)間的協(xié)同。在運(yùn)行分析層面，傳統(tǒng)仿真軟件通常僅提供離線“圖模一體化”功能，尚未打通與實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)的接口，難以形成可計(jì)算的真實(shí)電網(wǎng)數(shù)字孿生模型。在運(yùn)維分析層面，真實(shí)電網(wǎng)模型和有效統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的缺失阻礙了智能運(yùn)維技術(shù)的推廣落地。截至目前，國內(nèi)外尚無商業(yè)計(jì)算分析軟件可針對(duì)此類新型配電系統(tǒng)開展時(shí)序潮流、暫態(tài)仿真、規(guī)劃優(yōu)化、可靠性計(jì)算等綜合分析，配電網(wǎng)仿真及分析工具亟需迭代升級(jí)。
針對(duì)上述需求，CloudPSS團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國網(wǎng)河南省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院共同研發(fā)了新型配電系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同仿真平臺(tái)CloudPSS-DSLab（以下簡稱DSLab），率先在河南某實(shí)際配電網(wǎng)進(jìn)行了落地實(shí)踐，驗(yàn)證了平臺(tái)功能和性能。
2.平臺(tái)介紹
CloudPSS-DSLab是面向新型配電系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同規(guī)劃設(shè)計(jì)、運(yùn)行仿真及運(yùn)維分析全過程需求的功能集成平臺(tái)，提供配電網(wǎng)“圖-模-數(shù)-算”一體化服務(wù)。
目前，DSLab在規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行仿真層面內(nèi)置了數(shù)據(jù)管理、拓?fù)渚庉嫛⒇?fù)荷預(yù)測(cè)、時(shí)序潮流、電磁暫態(tài)仿真、儲(chǔ)能規(guī)劃、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、短路電流計(jì)算、供電可靠性計(jì)算、無功優(yōu)化、靜態(tài)安全性分析共11項(xiàng)自主研發(fā)的功能模塊。遠(yuǎn)期將繼續(xù)集成運(yùn)維類功能模塊。
本次更新在官網(wǎng)（www.cloudpss.net）提供了前4個(gè)模塊的預(yù)覽。如需試用，請(qǐng)聯(lián)系我們獲取有限測(cè)試名額。
DSLab框架
02 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理
DSLab內(nèi)置了高效的數(shù)據(jù)管理模塊，可分類收集和管理源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同仿真所需的各項(xiàng)源數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)氣象數(shù)據(jù)、價(jià)格信息、電源信息、電網(wǎng)信息、負(fù)荷信息及儲(chǔ)能信息等數(shù)據(jù)的可視化管理和自動(dòng)獲取。
1.氣象數(shù)據(jù)自動(dòng)獲取
DSLab內(nèi)置了美國國家航空航天局NASA提供的全球近5年的全部氣象數(shù)據(jù)，用戶在氣象數(shù)據(jù)庫地圖上選點(diǎn)定位即可獲取定位點(diǎn)的歷史氣溫、光照、風(fēng)速等氣象數(shù)據(jù)，并支持將定位點(diǎn)數(shù)據(jù)與相應(yīng)地理位置的電源或負(fù)荷綁定，從而構(gòu)建精細(xì)化的電源出力和負(fù)荷預(yù)測(cè)模型。為保證靈活性，平臺(tái)也支持訂閱第三方數(shù)據(jù)源或上傳自定義氣象數(shù)據(jù)。
氣象數(shù)據(jù)頁面圖
2.源網(wǎng)荷儲(chǔ)多源信息自動(dòng)獲取
DSLab內(nèi)置了適用于源網(wǎng)荷儲(chǔ)潮流計(jì)算、暫態(tài)分析、短路計(jì)算和可靠性計(jì)算的元件數(shù)據(jù)庫，并提供了對(duì)應(yīng)CIM/E、CIM/XML、EXCEL/CSV、DT等格式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換接口，支持與電網(wǎng)PMS系統(tǒng)等各類數(shù)據(jù)系統(tǒng)API對(duì)接，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的自動(dòng)訂閱更新，進(jìn)一步提升了平臺(tái)數(shù)據(jù)管理的自動(dòng)化水平。
支持的多源數(shù)據(jù)類別
03 超大規(guī)模配電網(wǎng)仿真模型一鍵自動(dòng)生成！
DSLab平臺(tái)支持基于多類型源數(shù)據(jù)的配電網(wǎng)自動(dòng)模型構(gòu)建，用戶只需導(dǎo)入相應(yīng)的數(shù)據(jù)源文件（CIM/E、CIM/XML、EXCEL/CSV），即可一鍵快速生成可編輯、可計(jì)算的配電網(wǎng)模型。在某城市級(jí)配電網(wǎng)，我們使用自動(dòng)生成的電網(wǎng)模型進(jìn)行了測(cè)試，其潮流計(jì)算結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)高度吻合。針對(duì)更多類型的數(shù)據(jù)，CloudPSS團(tuán)隊(duì)也可為您提供技術(shù)支持！
模型自動(dòng)生成(左：生成前，右：生成后)
模型自動(dòng)生成時(shí)間對(duì)比
針對(duì)自動(dòng)生成后的配電網(wǎng)模型，DSLab可基于SimStudio對(duì)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行基本糾錯(cuò)診斷，也可進(jìn)一步手動(dòng)修改、添加新的元件設(shè)備，確保模型的可用性和靈活性。針對(duì)缺失拓?fù)湫畔⒌膱稣荆珼SLab可根據(jù)連接關(guān)系自動(dòng)生成內(nèi)部拓?fù)鋱D，并以多級(jí)圖紙/模塊的形式進(jìn)行可視化。
04 “圖-模-數(shù)-算”一體模型即服務(wù)
DSLab以模型為核心，構(gòu)建了“接線圖-計(jì)算模型-源數(shù)據(jù)-算法內(nèi)核API”一體的模型計(jì)算服務(wù)，用戶的每一項(xiàng)操作，都可在接線圖、計(jì)算模型上同步體現(xiàn)，用戶的每一次仿真計(jì)算，都會(huì)實(shí)現(xiàn)計(jì)算模型與源數(shù)據(jù)的自動(dòng)映射，每一項(xiàng)功能都有API與之對(duì)應(yīng)，真正實(shí)現(xiàn)“圖-模-數(shù)-算”一體化，支持各類配電網(wǎng)數(shù)字孿生應(yīng)用構(gòu)建，也為平臺(tái)的后續(xù)擴(kuò)展和二次開發(fā)提供了基礎(chǔ)支撐。
1.負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊
DSLab負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊基于配電網(wǎng)規(guī)劃電力負(fù)荷模型、統(tǒng)計(jì)模型、機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等負(fù)荷建模方法，對(duì)新型配電系統(tǒng)的各類時(shí)序負(fù)荷進(jìn)行建模預(yù)測(cè)，以支撐中長期系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和日前調(diào)度優(yōu)化潮流分析等多種不同場景的應(yīng)用。
模塊對(duì)時(shí)序負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行缺失填充、插值、異常處理等預(yù)處理后，提供變電站級(jí)、饋線級(jí)、用戶級(jí)等不同配電系統(tǒng)層次負(fù)荷分析模型，以適配不同粒度、效率和精度要求的負(fù)荷預(yù)測(cè)場景；提供傳統(tǒng)增長因子法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、Prophet、ARIMA、深度學(xué)習(xí)等多種負(fù)荷預(yù)測(cè)算法，支持不同數(shù)據(jù)特征下的短中長期負(fù)荷預(yù)測(cè)。
在某城市級(jí)配電網(wǎng)變電站層級(jí)進(jìn)行一個(gè)月的中期負(fù)荷預(yù)測(cè)中，平臺(tái)深度學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)模型（如Linear、LSTM、LSTNet、Transformer等）的平均預(yù)測(cè)精度達(dá)95%以上，平均絕對(duì)百分比誤差MAPE約5%。
負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊
2.時(shí)序潮流模塊
時(shí)序潮流模塊可根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、分布式電源出力數(shù)據(jù)及系統(tǒng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)計(jì)算系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)及支路上電壓，電流，功率等參數(shù)隨時(shí)間的變化，幫助識(shí)別潛在的電壓、電流越限等問題。時(shí)序潮流模塊提供越限統(tǒng)計(jì)、斷面全覽、時(shí)序曲線3個(gè)功能。
越限統(tǒng)計(jì)：統(tǒng)計(jì)各斷面的電壓、電流越限、主（配）變負(fù)載情況等信息并形成報(bào)表，幫助用戶快速定位異常工況
斷面全覽：根據(jù)設(shè)備運(yùn)行工況（正常/輕載/重載）通過不同顏色對(duì)元件和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行著色，方便快速定位系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)
時(shí)序曲線：選中著色圖中的單個(gè)元件，即可查看該元件的時(shí)序潮流曲線，直觀清晰地展示各設(shè)備的運(yùn)行動(dòng)態(tài)
DSLab的時(shí)序潮流模塊效率高，魯棒性強(qiáng)。目前，時(shí)序潮流模塊測(cè)試的最大系統(tǒng)規(guī)模超過5萬節(jié)點(diǎn)。針對(duì)萬節(jié)點(diǎn)級(jí)配電網(wǎng)，進(jìn)行8760時(shí)間斷面的時(shí)序潮流仿真，計(jì)算可在2分鐘內(nèi)完成。為滿足電網(wǎng)數(shù)據(jù)安全、信息安全標(biāo)準(zhǔn)，DSLab現(xiàn)提供離網(wǎng)獨(dú)立部署版本，可獨(dú)立部署于企業(yè)內(nèi)網(wǎng)環(huán)境，歡迎來電來函，洽談合作！
05 開放二次接口共建應(yīng)用生態(tài)
DSLab平臺(tái)基于CloudPSS云服務(wù)框架下的SimStudio和FuncStudio開發(fā)，具備CloudPSS原生應(yīng)用的全部功能特性。因此，DSLab與CloudPSS其他產(chǎn)品一樣，開放了全部功能調(diào)用的API，并提供了基于python的二次開發(fā)套件（SDK）和文檔。
目前，CloudPSS團(tuán)隊(duì)與清華大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、河南九域騰龍信息工程有限公司和國能通惠（北京）科技有限公司等10余家團(tuán)隊(duì)合作開展基于DSLab的配電網(wǎng)數(shù)字孿生高級(jí)應(yīng)用開發(fā)，為用戶提供更完善、更多樣的配電網(wǎng)計(jì)算功能。未來的幾個(gè)月內(nèi)，我們將陸續(xù)通過CloudPSS公眾號(hào)發(fā)布二次開發(fā)的相關(guān)成果。我們也歡迎更多第三方開發(fā)者一同加入到DSLab應(yīng)用生態(tài)的建設(shè)中來。
