合肥工業大學 微電網數字物理混合仿真實驗平臺

　　近期，我司在合肥工業大學搭建的微電網數字物理混合仿真實驗平臺順利通過驗收，該平臺由南京研旭電氣、上海遠寬能源和合肥工業大學三方合作研制。該平臺采用了實際物理設備與虛擬的半實物仿真技術相結合的先進技術，同時滿足了物理設備的真實性和虛實仿真的實時性，具有很強的科研性和創新性。下面小編就來仔細講述該方案的內容：

　　一、平臺結構

　　分布式能源數字物理混合仿真系統采用虛實結合的方式來進行上層運行策略的驗證，可以及時將策略的執行情況與效率直觀反映在觀測界面與實物硬件上，結合了功率硬件的真實性和實時仿真的時效性、靈活性、開放性與安全性。系統架構如下圖所示：

　　平臺由功率實物硬件、集中控制單元、實時仿真器三個部分組成。

　　1. 功率實物硬件

　?、?、光伏發電并網系統，由光伏模擬器、并網逆變機柜組成，由光伏模擬器來模擬光伏電池組的發電特性，其中光伏電池組的參數、外部環境條件參數均可設置修改;

　?、?、直驅風力發電并網系統，由風力發電模擬機組和并網逆變機柜組成，其中風速條件有對拖機組中的一臺電機來模擬，風速曲線等等參數可設置修改;

　?、?、儲能并網系統，由鋰電池組、儲能控制機柜組成，由外部控制器來協調充放電;

　?、?、可編程負載模擬，阻性負載、感性負載、容性負載三相連續可調;

　　2. 集中控制單元

　　集中控制單元采集整個新能源系統各個節點的信息，并通過通訊方式將信息上傳給上位實時仿真器;同時，集中控制單元將接收到的上層控制信號解析后，通過通訊的方式將控制信號傳遞到對應系統的控制機柜，可以根據得到的上層控制指令要求，及時對新能源系統進行調解與控制;

　　3. 實時仿真器

　　實時仿真器中包含三個部分：信息處理與界面顯示，運行調度策略，虛擬微源與負載。

　?、?、信息處理與界面顯示

　　分布式新能源系統各個節點的電壓、電流、功率信息通過集中控制單元傳遞給實時仿真器，仿真器解析包含系統信息的信號后，將其顯示在界面上;

　?、?、運行調度策略

　　調度策略運行在實時仿真器的CPU上，用戶可以自由編寫能量管理、調度相關的算法內容。結合從集中控制單元得到的數據，用戶可以自由編輯相應的控制策略，仿真器會將運算得到的相應控制指令發送給集中控制單元來完成整個系統運行的控制與調整;

　　二、系統特色

　　1. 真實性

　　該系統為數字物理混合仿真系統，功率硬件的部分能夠真實地模擬實際新能源發電系統的運行與控制情況。同時與仿真器的結合，上層控制的策略能傳遞到各個新能源系統的節點，能將控制策略的效果通過實際系統運行的變化展現出來。

　　2. 安全性

　　傳統的新能源實物系統在控制策略的調整與改動上需要與底層設備接觸，為實驗的安全性帶來隱患。數字物理混合仿真系統，將整個新能源系統分為底層與頂層兩個部分，兩者之間通過通訊的方式進行數據交互。用戶在頂層進行策略與算法的調整，通過通訊下發指令的方式進行底層的控制，減少科研實驗過程中接觸強電設備的機會，為用戶營造安全的使用環境。

　　3. 時效性

　　引入實時仿真系統可以及時地采集、顯示、分析詳細的數據，強大的計算性能讓系統信息能夠實時更新變化，為用戶展示更精確的實時動態。同時，實時系統可以高效運行用戶的控制策略、完成對數據的分析預測、進行控制指令的下發，彌補離線仿真的速度慢、等待時間長的問題。

　　4. 靈活性

　　實時系統除了能夠進行通訊、分析、顯示、策略計算，還能夠對發電與負載進行模擬。實物系統雖然真實性好，但是其體積大、功率受限的特點決定了作為研究對象時會缺乏靈活性。所以需要研究復雜系統、新型系統時，可以通過在實時系統上進行對象的仿真來完成，方便用戶進行多樣化的研究。

　　5. 開放性

　　實時仿真系統基于開放的LabVIEW平臺，具備兼容第三方軟件的工具，能為用戶營造開放、易用的使用環境;實時仿真系統能夠配置多樣化的功能型板卡，方便用戶進行多方向研究的拓展;基于LabVIEW的數據分析與界面開發設計，給用戶完全的自由度去編輯系統的分析、顯示與控制界面。

　　三、案例展示

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