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基本信息
- 項目名稱：
- 《基于MATLAB及GPU的風(fēng)電并網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運行分析》
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 論文致力于探討基于MATLAB平臺的電力系統(tǒng)潮流計算與優(yōu)化的問題：將風(fēng)力發(fā)電模型納入傳統(tǒng)潮流計算領(lǐng)域，使風(fēng)力發(fā)電更好的融入現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)；同時獨特地將GPU并行單元分配入潮流計算中，以加快潮流計算速度，縮短冗余時間。 以經(jīng)典的牛拉法和P-Q分解法為基礎(chǔ)，探討用于潮流計算的風(fēng)電模型，文章提出GPU引擎加速潮流計算的新思路，在“N-1”和“補償法”的靜態(tài)安全分析中實現(xiàn)加速和電腦仿真。
- 詳細介紹：
- 本文主要研究基于MATLAB平臺的電力系統(tǒng)潮流計算與優(yōu)化的問題：將風(fēng)力發(fā)電模型納入傳統(tǒng)潮流計算領(lǐng)域，使風(fēng)力發(fā)電更好的融入現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)；同時獨特地將GPU并行單元分配入潮流計算中，以加快潮流計算速度，縮短冗余時間。 通過計算機潮流仿真實驗獲得了較為成功的結(jié)果。數(shù)據(jù)顯示在GPU加速的情況下，靜態(tài)安全分析獲得了最高1.958的加速比。這較好地解釋了風(fēng)電的潮流模型，證實了GPU在對于多節(jié)點大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的潮流計算速度明顯高于傳統(tǒng)單純CPU計算。 此研究成果充分考慮了風(fēng)電的穩(wěn)態(tài)分析，開拓了潮流優(yōu)化的新思路，加快了含風(fēng)電機組的電力潮流和靜態(tài)安全分析的計算速度，對含風(fēng)電電力系統(tǒng)的研究和計算具有較大意義?？紤]到目前GPU性能和軟件支持的限制，我們有理由相信未來更為強大的GPU和相關(guān)支持軟件的推出必將使電力系統(tǒng)潮流計算進入一個新的發(fā)展領(lǐng)域。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 撰寫目的： ①基于MATLAB平臺，將風(fēng)力發(fā)電建模納入傳統(tǒng)潮流計算領(lǐng)域，使風(fēng)力發(fā)電更好的融入現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)。 ②基于MATLAB平臺，將GPU引擎并行單元分配入潮流計算中，加快潮流計算速度。 基本思路： 論文以穩(wěn)態(tài)分析為基礎(chǔ)，在MATLAB軟件中實現(xiàn)仿真。提出了GPU加速潮流計算的新思路，在“N-1”和“補償法”的靜態(tài)安全分析中實現(xiàn)加速，并對GPU優(yōu)勢和不足做出分析結(jié)論。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 科學(xué)性和先進性： 選題正確：對電力系統(tǒng)優(yōu)化問題進行探索符合電力學(xué)科發(fā)展方向；基礎(chǔ)架構(gòu)科學(xué)：選擇MATLAB平臺提高了研究的可行性；研究方法科學(xué)：算例基于計算機編程，以數(shù)據(jù)為原則推導(dǎo)結(jié)論。 研究課題先進不落伍。潮流計算的優(yōu)化問題是目前電力系統(tǒng)研究的熱點。 獨特之處： 將GPU大膽地運用到潮流計算編程中是本文的獨特亮點。本文將GPU并行單元合理分配到潮流計算，獲取速度提升。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 本作品的研究成果有助于使風(fēng)力發(fā)電更好地融入現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)。它使用GPU加快了潮流計算速度，使“N-1”、“補償法”的靜態(tài)安全分析的風(fēng)險評估更加快捷及時，對計算機時代電力系統(tǒng)分析開拓了一條新思路。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本文致力于探討基于MATLAB平臺的電力系統(tǒng)潮流計算與優(yōu)化的問題：將風(fēng)力發(fā)電模型納入傳統(tǒng)潮流計算領(lǐng)域，使風(fēng)力發(fā)電更好的融入現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)；同時獨特地將GPU并行單元分配入潮流計算中，以加快潮流計算速度，縮短冗余時間。 以經(jīng)典的牛頓拉夫遜法和P-Q分解法為基礎(chǔ)，在探討用于潮流計算的風(fēng)電模型的前提下，文章提出了GPU引擎加速潮流計算的新思路，在“N-1”和“補償法”的靜態(tài)安全分析中實現(xiàn)加速并實現(xiàn)電腦仿真。 仿真實驗獲得了較為成功的結(jié)果，在GPU加速的情況下，靜態(tài)安全分析獲得了最高1.958的加速比，較好地解釋了風(fēng)電的潮流模型，證實了GPU在對于多節(jié)點大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的潮流計算速度明顯高于傳統(tǒng)單純CPU計算。 關(guān)鍵詞 電力系統(tǒng) 風(fēng)電異步電機 MATLAB GPU 并行運算 靜態(tài)安全分析 N-1準(zhǔn)則
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
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同類課題研究水平概述
- Matlab作為一種強大的矩陣運算工具，內(nèi)建豐富高效的矩陣運算函數(shù)庫。這使得在Matlab環(huán)境下編制潮流計算程序時，若能充分利用其提供的矩陣運算功能，不僅可以很容易地獲取簡潔高效的程序代碼，提高了編程效率，而且可令計算速度大為提高，使得編制高質(zhì)量的潮流計算程序的復(fù)雜度大為降低。在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)ORTRAN，C++，JAVA的支持,可以直接調(diào)用。目前,Matlab在電力系統(tǒng)控制設(shè)計、信號和圖像處理、測試和測量、財務(wù)建模和分析以及計算生物學(xué)等眾多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 目前，圖形處理器(GPU)用于通用計算(GPGPU)及其相關(guān)方面的問題目前已成為一個熱門話題。事實上，整個IT產(chǎn)業(yè)都已經(jīng)敏銳地意識到了GPU通用計算將給PC帶來革命性的變化，進而影響到CPU的發(fā)展。因為具備強大的并行處理能力和極高的存儲器帶寬，GPU如果用于處理諸如金融分析、地震預(yù)報、醫(yī)學(xué)影像、電力系統(tǒng)分析等需要大量重復(fù)數(shù)據(jù)集運算的應(yīng)用程序，就有可能獲得比CPU強大得多的計算能力。 2010年在GPU技術(shù)大會 (GTC) 上，MathWorks 宣布通過使用 Parallel Computing Toolbox 或MATLAB Distributed Computing Server 實現(xiàn)在MATLAB 應(yīng)用中提供對 NVIDIA 圖形處理器(GPU) 的支持。這項支持可使工程師和科學(xué)家加快多種 MATLAB 計算的速度，而無需執(zhí)行底層編程。 作為一種新型的可再生能源,現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)具有環(huán)境友好、技術(shù)成熟、全球可行的特點。專家預(yù)測，到2020年，風(fēng)力發(fā)電將能夠滿足世界電力需求總兩的12%，而如果發(fā)展得當(dāng)，屆時中國的風(fēng)力發(fā)電將能夠占到全球風(fēng)電總量的14%。經(jīng)過對風(fēng)力資源、技術(shù)、市場潛力和政策環(huán)境綜合評估，專家認為，中國的風(fēng)能資源非常豐富，尤其是西北、東北和沿海地區(qū)，有著建設(shè)風(fēng)場的天然優(yōu)勢。據(jù)中國氣象科學(xué)研究院估計，我國十米高度層實際可開發(fā)風(fēng)能儲量為2.53億千瓦。 大中型風(fēng)電機組并網(wǎng)發(fā)電，已經(jīng)成為世界風(fēng)能利用的主要形式，隨著并網(wǎng)機組需求持續(xù)增長，生產(chǎn)量上升，機組更新?lián)Q代，單機容量提高，機組性能優(yōu)化，故障降低，生產(chǎn)成本下降，風(fēng)電已經(jīng)基本具備與常規(guī)能源競爭的能力。對風(fēng)電并網(wǎng)的分析研究，已成為熱門話題。
