为达成“碳达峰、碳中和”行动目标,国家大力发展清洁能源,推动能源从以化石能源为主向以清洁能源为主转变,在能源供给侧构建多元化清洁能源供应体系。 而以光伏、风电等为主导地位的新能源具有季节性、波动性、随机性等特点,因此对于含光伏、风电的新能源场站并网时必然会对电网的安全稳定性、传统的继电保护方法带来诸多挑战。目前针对新能源场站电压等级高、结构规模庞大、工况测试难度高等问题,采用实时仿真技术进行新能源场站并网工况研究是非常有必要且可行的研究方案。
储能逆变器已广泛应用于可再生能源并网、分布式发电及交直流微网、电动汽车储能应用、电力输配及辅助服务等领域。为了保障储能系统的健康、友好并网运行,在工业实际的“研发—生产—试验”的产品迭代环节中,研发测试工程师要反复修改控制器参数和测试条件以进行一系列不同工况下储能变流器测试,而基于半实物仿真支持任意拓扑模型搭建且高度精确的特点,采用HIL半实物硬件在环进行储能系统并网测试已逐渐成为主流趋势。
功率硬件在环测试(Power Hardware in the Loop,PHIL)是通过实时仿真器,功率放大器以及待测设备的结合,实现信号级实时仿真向功率级的扩展。它可以用于测试真实的功率设备,比如储能设备、光伏设备、风机等功率设备,具备灵活变换系统拓扑、模拟各种电网故障工况等特点。
风电机组大规模并网时,面临着非常复杂的工况,为了保障新能源发电系统的健康并网运行,在工业实际的“研发—生产—试验”的产品迭代环节中,研发测试工程师要反复修改控制器参数、滤波器参数以进行一系列不同工况下风电机组测试,基于半实物仿真支持任意拓扑模型搭建且高度精确的特点,采用HIL半实物硬件在环进行风电机组并网测试已然成为现在主流趋势。
光伏逆变器大规模并网时,面临着非常复杂的工况,为了保障新能源发电系统的健康并网运行,在工业实际的 “研发—生产—试验”的产品迭代环节中,研发测试工程师要反复修改控制参数、滤波器参数以进行一系列不同工况下逆变器性能测试,基于半实物仿真支持任意拓扑模型搭建且高度精确的特点,采用HIL半实物硬件在环进行逆变器入网许可测试已然成为现在主流趋势。
储能系统在新能源场站中有着重要作用,当光伏风电等新能源输出功率较高时可以存储能量,较低时可以释放能量提供功率,实现电网负荷的调峰填谷,平滑新能源输出功率波动。利用半实物仿真平台可对储能控制器进行故障穿越测试、并离网切换测试、宽频振荡测试等入网标准测试,协助企业完成新型储能逆变器的功能测试和技术更新迭代。
为实现“双碳”目标,加快推进能源转型、构建以新能源为主体的新型电力系统势在必行。而风电场作为新型电力系统重要组成部分,随着并网运行的风力发电穿透率不断提升,对风力发电的研究重点逐渐从风力发电机的电能质量转移到了由并网风机所引起的电网运行稳定性问题上。而基于远宽能源自研MT 8020具有超强CPU计算能力特点,单CPU核可以在50us的步长下仿真完整的6台双馈风机模型(包括网侧、机侧矢量控制,变桨功能等),采用MT 8020对风电场进行实时仿真测试不仅可以精确模拟风电场运行工况,还能大幅提高科研人员研发、测试的效率。
为了能满足多种电能质量要求、提高供电可靠性等多方面的需要,微电网的技术研究主要有微电网控制、微电网保护、微电网接入标准、微电源等多方向。然而,由于微电网的结构灵活、组成成分多样化的特点,传统通过搭建小功率实物系统的方式从其安全性、经济性与科研的灵活性上都受到了很大的考验,而随着仿真建模软件技术与多核CPU、FPGA硬件技术的发展,使用仿真的方式搭建微电网并对其进行研究测试的方式得到了日益广泛的应用。利用StarSim实时仿真平台可以实现微电网的实时运行仿真,平台通过建模的方式去搭建含有新能源节点的微电网系统模型,并通过仿真技术将微电网系统的响应实时模拟出来。同时,系统可以与微电网能量管理的部分相配合,完成微网系统的闭环控制和调节。基于实时仿真的微电网研究平台,既有模型搭建与实时仿真的灵活性,又有与相应物理信号构成闭环运行的真实性,同时针对复杂工况、危险实验、测试新型系统结构上有着传统小功率系统无法比拟优势。
测试
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