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张树卿

副研究员

电网混合实时仿真、多电力电子实时仿真、电网暂态电压稳定、综合能源动态仿真

北京市海淀区清华大学西主楼2区110室

zsq@tsinghua.edu.cn

010-62783306

  • 个人介绍
  • 教学情况

个人简介

1983年3月生,清华大学电机系电气工程及其自动化专业学士,清华大学电气工程专业博士。2001年至2010年就读于清华大学电机系,获学士和博士学位,毕业后在自动化系做博士后,2012年博士后出站,留校电机系工作。

博士,清华大学副研究员,清华-四川能源互联网研究院系统分析与混合仿真研究所专家,IEEE PES(中国)电力系统运行规划与经济技术委员会大电网运行技术分委会秘书长、常务理事,国际期刊《Frontiers in Energy Research》(SCI)Associate Editor。主要从事电力系统多物理多尺度建模与仿真、大电网暂态稳定分析与控制、高比例新能源电力系统稳定分析等领域的研究。

首次将多物理多尺度仿真共性数理特性量化和系统化,提出本质上无稳定、收敛等数值问题的仿真框架;提出预估校正、映射分网、接口移位等机制,实现了多物理多尺度暂态混合仿真逼近电磁仿真的精度;针对多电力电子及变流器主导的局部电网,提出等效映射、微元开关电路的多变流器组网仿真方法,克服常规电磁仿真精度和效率间固化的矛盾。大电网暂态电压稳定是重大运行风险,其要素是分层负荷与直流换相失败,提出基于直流运行余量的数据驱动预测控制,能够阻断主网90%以上故障引发的换相失败;提出分层负荷测辨-聚合建模方法及应用框架,有效提升在线暂态稳定评估的准确性。近年来,研究工作聚焦于高比例新能源电力系统稳定分析与仿真技术,以实际电网为案例研究了新能源替代发展中系统稳定形态演化规律,扩展了电力系统动态行为和稳定性的认知;研究、归纳了新能源变流器与系统之间的交互作用,提出了准确高效刻画大量异构变流器-大电网相互作用的建模方法,开发了面向大规模新能源并网系统的自主实时仿真器。

牵头或参与包括自然科学基金、国家重点研发计划、国家发改委资助的重大科技项目、电网公司重点科技项目在内的科研项目30余项,获得包含4次省部级科技进步奖、科技创新奖在内的多次科技奖项。授权技术发明专利30余项,发表论文70余篇,其中SCI、EI收录60余篇。


学术研究和创新

1)电力、能源系统多物理多尺度混合实时仿真

现代电力、能源系统多物理(多能源属性、多物性)宽时间尺度暂态动态过程紧密耦合,混合仿真是其分析最为有效和理性的技术路径,但存在较多难题。创新工作

1. 首次将混合仿真共性数理特性量化和系统化,提出本质上无稳定、收敛等数值问题的仿真框架。

2. 提出预估校正、映射分网、接口移位等机制,有效降低交直流电网异、同步耦合弱电网下耦合破坏引入的仿真误差,实现了混合仿真逼近电磁仿真的精度

3. 提出等效映射、微元开关电路的多变流器组网仿真方法,克服常规电磁仿真精度和效率间固化的矛盾实时仿真精度高于RTDSRT-Lab知名仿真器的同时,硬件资源只需1/15~1/30

2)电网暂态电压稳定分析与控制

直流受端电网暂态电压稳定是重大运行风险,运行部门高度重视,其要素是分层负荷与直流换相失败。创新工作

1. 提出基于直流运行余量的数据驱动预测控制,能够阻断主网90%以上故障引发的换相失败,投入小、改造周期短。

2. 提出分层负荷测辨-聚合建模方法及应用框架,有效提升在线暂态电压稳定评估的准确性。

成果转化

1. 自主机电电磁混合实时仿真自主平台仿真规模达15000节点+40座换流站(或装置),与实际电网录波拟合度90%,成果经李立浧、潘垣院士等专家鉴定达到国际领先水平。已在十四家电网公司等单位推广应用,为用户节省仿真器购置或扩容费用累计2.76亿人民币,并获用户高度认可,长期支持实际电网生产运行和科研;该技术正依托清华四川能源互联网研究院系统分析所工程化、产业化

2. 自主多变流器实时仿真平台已用于重大项目贯通式同相牵引供电系统核心装备研发与在环测试打破国外技术垄断。已在四川院做实用化开发,将支持新能源并网等工程应用。

3. 自主多能实时仿真平台为国内首套面向综合能源系统动态仿真平台,已应用于国重项目(2018YFB0905105)示范工程,后续做产业推广