成功案例

基于远宽能源前沿技术的创新探索和经典案例

华南理工 - 微电网仿真与EMS控制平台

新能源是智能电网建设及技术发展的必然趋势,微电网的概念也随着智能电网的发展在本世纪初被提出。近期全国各地微电网示范工程不断上马。华南理工大学需要搭建一个微电网实时仿真与EMS控制平台,以用来研究及验证微电网运行稳定性、安全性以及管理控制技术,用户希望此平台包含以下特点: 

    · 包含光伏、风电、储能、电动汽车充电桩等多个新能源节点。

    · 微网拓扑与微网控制算法均开放可修改,灵活性好。

    · 可在平台基础上拓展横向或者纵向的研究,复用性强。 


对于微电网这样的新型复杂系统,使用传统小功率实物搭建的方式,一定程度上能够作为新能源发电技术的演示性教学来使用。但是由于实物系统的造价、维护、场地的要求,加上作为接入强电的系统整体缺乏灵活性,因此比较难与现阶段的教学或者科研工作相结合,有些甚至成为了纯展示型器材。因此,建设微电网仿真实验平台,成为新能源以及微网技术研究的新思路。

 

基于StarSim的解决方案



上海远宽能源科技有限公司提供的StarSim实时仿真平台,利用最新的FPGA技术,可以实现1微秒步长、任意拓扑、任意工况的电力电子系统实时仿真,华南理工大学利用上海远宽的StarSim 仿真系统搭建了微电网实时仿真与EMS控制平台,该平台不仅能仿真包含新能源节点的微网运行的情况,还包含一个模拟的微网主控来实现EMS能量管理系统——运行微网协调控制、能量管理等上层算法。微网主控与微网实时仿真器通过工业界常用的Modbus通信来进行信息的交互和通信,整体架构如下所示:



1——微电网仿真模型介绍:微网系统中含有小功率的PMSG风机、光伏等分布式可再生能源,也有钒液流(VRB)电池储能系统用来在微网孤岛运行时的提供功率支撑,负荷包含普通的居民负荷,以及电动汽车充电负荷等。微网的拓扑结构和网架参数参考了欧盟benchmark微网搭建的文献[1]。 

2——模拟微网主控功能介绍:微电网EMS系统主要实现了协调调度与控制功能,例如并网和孤岛这两种运行模式的控制与切换;并网模式下对储能模块的充电管理;孤岛模式下对可控负荷的管理;孤岛模式下电压支撑和无功功率的管理。 


该平台的拓展性与灵活性很强,并结合实际物理硬件的真实性和微电网仿真的灵活性,进行数字物理混合仿真,加快系统搭建、研究等相应的进程,更可以进行如下的研究  : 

    · 更复杂的微网控制与协调策略的研究,微网里的各种电源和负荷在外界随机的气象条件下的负荷管理,微网并网到孤岛、孤岛到并网的运行模式的平滑切换等;

    · 电力电子与分布式能源的仿真与控制研究,如SVG、光伏系统、电动汽车等业界关心的系统的控制与仿真研究;


应用成果



上海远宽能源搭建的微电网实时仿真与EMS控制平台在华南理工大学得到了部署与应用,下图中白色机箱即为实时仿真平台,并通过示波器可以观测实时运行状态下,微电网各观测量的数值。




参考文献
[1]PAPATHANASSIOU S,HATZIARGYRIOU N,STRUNZ K. A benchmark low voltage microgrid network[C], CIGRE Symposium.Athens,Greece,2005:1-5.

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