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>解决方案 >微网 > 微网方案概览

应用背景



随着世界工业和经济的飞速发展,能源危机已展现在人类面前。于此同时超大规模电力系统的弊端或局限性日益凸显,电网的脆弱性已充分暴露出来,基此以可再生能源为主的分布式发电技术一新能源以及微网得到了快速发展。微电网是规模较小的分散的独立系统,它采用了大量的现代电力技术,将燃气轮机、风电、光伏发电,燃料电池,储能设备等并在一起,直接接在用户侧。对于大电网来说,微电网可被视为电网中的一个可控单元,它可以在数秒钟内动作以满足外部输配电网络的需求;对用户来说,微电网可以满足他们特定的需求,如增加本地可靠性、降低馈线损耗、保持本地电压稳定、通过利用余热提高能量利用的效率及提供不间断电源等。微网以其投资省、用电灵活、与环境兼容等特点给现代电力系统的运行与控制带来了巨大变化,作为大电网的有效补充与分布式能源的有效利用形式,微网协调了大电网与新能源间的矛盾,改变了传统电网单一的供电模式,大大提高了电力系统的供电可靠性和供电效率。


新能源是智能电网建设及技术发展的必然趋势,近期全国各地微电网示范工程不断上马,现阶段建设微网目的绝大部分不是希望通过发电产生经济效益,而是为了研究及验证微电网运行稳定性、安全性以及管理控制技术。但是相比于实物的示范性平台,通过微电网动态模型仿真来进行实验和研究灵活性更强,安全性更高,创新性更好,也具备与实物结合进行联合仿真的可行性,是当下热门的微网控制和能量管理的研究方式。


基于StarSim的解决方案



远宽能源专注于电力以及电力电子领域的仿真建模技术,结合自主研发的StarSim小步长仿真技术以及基于多核CPU与FPGA联合运行的仿真技术,能够应用在微电网仿真实验领域,满足用户在微电网研究过程中对于慢速电力系统和高速电力电子系统相结合的仿真需求。


1、 微网主控仿真测试方案


方案特点:

  • 微网拓扑任意搭建
  • 可多核并行实时仿真电网模型
  • 微网EMS控制通过通讯方式外接
  • 适用于进行微电网结构与上层控制算法的研究与测试

在微网主控仿真测试方案中,微电网系统通过仿真建模的方式搭建并实时运行在仿真器的CPU硬件上,同时微网调度与控制系统(EMS)通过内嵌的方式集成在仿真器上,并与微电网模型构成内部闭环,系统状态信息、调度控制指令等信号通过内部总线的方式进行交互。用户既可以灵活修改微电网的系统拓扑,也可以对不同的控制目标与要求来改变控制系统的控制算法,系统架构如上所示。


2、综合能源微网仿真方案

方案特点:

  • 相比于单纯的电力微网,加入了冷热电联供的多维度运行模式
  • 等效的慢速多能模型运行于CPU上,电力与电力电子系统可以选择运行于CPU或者FPGA上
  • 多能互补能量管理运行框架,考虑了不同用电场景下的优化运行算法,可作为用户研究的基础
  • 开放式的架构与界面,支持用户二次开发

如上图所示,PXI仿真电力变换设备,电力与电力电子系统,热能系统,水能系统等等。然后调度层控制器通过Modbus通信,对整个仿真系统进行调度与协调,完成能量管理的功能。


3、数字物理混合微网仿真方案

方案特点:

  • 可多核并行实时仿真电网模型
  • 实际功率硬件通过采集系统接入仿真模型中
  • 强电弱电隔离,安全的实验教学环境
  • 适用于微电网整体运行、系统监测、实验室搭建等相关内容

数字物理混合仿真的微电网模型中光伏发电、风力发电的部分为实物提供预留了接口,用户可以将真实硬件的电压、电流通过采集系统接入新能源微网仿真系统。其中,新能源微网模型中相关的部分不再通过模型仿真的方式运行,而是由外部的光伏、风电等实物硬件提供相应的电压电流信息,并由采集系统接入到仿真平台中。这种方式将实验室的小功率硬件系统接入到微网中,构成一个有机整体;同时通过采集系统进行强弱电系统的隔离,为科研与教学营造安全的实验环境。系统架构如下所示:

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