可再生能源半實物仿真平臺應用案例

一、項目概述

本項目旨在對大型可再生能源耦合系統(tǒng)進行建模與仿真，重點研究不同工況下的能量管理策略優(yōu)化、系統(tǒng)穩(wěn)定性優(yōu)化以及負載功率均衡策略等相關(guān)算法。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.風電、光伏和儲能系統(tǒng)建模

• 風電機組模型：在QTouchLab環(huán)境中建立真實風電機組的動態(tài)行為模型，實時模擬其運行狀態(tài)。

• 太陽能光伏機組模型：建立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)模型，實時模擬光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出特性與環(huán)境變化對發(fā)電效率的影響。

• 儲能電池模型：針對儲能電池的充放電過程、效能衰減以及生命周期特性進行建模，并模擬其與其他系統(tǒng)的交互。

2.能量管理控制算法仿真

• 基于自研的綜合能源管理控制算法，能夠?qū)崟r對風電、光伏和儲能電池的狀態(tài)進行監(jiān)控與調(diào)節(jié)。

• 仿真平臺能夠與半物理實時仿真平臺（如Concurrent）對接，接收實時數(shù)據(jù)并返回控制信號，進行整機運行動態(tài)實時硬件在環(huán)（HIL）仿真。

3.控制策略與參數(shù)優(yōu)化

• 對綜合能源管理系統(tǒng)的控制策略及其參數(shù)進行優(yōu)化，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與效率，確保負載功率的均衡。

三、仿真平臺

使用QTouchLab進行風電機組、光伏機組和儲能電池的初步建模與仿真，驗證各單元的動態(tài)響應與行為。

在完成單體系統(tǒng)建模后，集成不同子系統(tǒng)，并進行多物理場耦合仿真，考察各系統(tǒng)之間的交互影響。

四、可視化界面設計

功能導向性

界面需直觀展示仿真平臺的實時運行數(shù)據(jù)（如風速、發(fā)電功率、儲能狀態(tài)等），并支持控制策略的動態(tài)調(diào)整。例如，風力發(fā)電機半實物仿真平臺通過監(jiān)控界面實現(xiàn)整機性能評估。

用戶友好性

采用模塊化布局，分類顯示數(shù)據(jù)輸入、仿真控制、結(jié)果分析等功能區(qū)域，參考電氫熱微網(wǎng)仿真系統(tǒng)的多參數(shù)集成界面設計。

可擴展性

預留接口以兼容不同能源類型（如風、光、儲等），類似水風光儲仿真系統(tǒng)的可視化界面需支持多能源協(xié)同。

核心功能模塊設計界面

• 系統(tǒng)主界面：該界面主要顯示數(shù)據(jù)總覽、運行時間、設備數(shù)量、設備裝機容量、功率曲線、各個設備實時數(shù)據(jù)等核心功能。

• 設備監(jiān)控界面：顯示設備拓撲圖、實時設備輸出輸入功率數(shù)據(jù)、仿真輸出數(shù)據(jù)等。

• 儲能電池模塊界面：顯示儲能電池詳細參數(shù)數(shù)據(jù)、功率運行曲線、soc曲線、仿真輸出數(shù)據(jù)預測數(shù)據(jù)等。

• 風電模塊界面： 顯示風電風機詳細參數(shù)數(shù)據(jù)、功率運行曲線、仿真輸出數(shù)據(jù)預測數(shù)據(jù)等。

• 光伏模塊界面： 顯示光伏發(fā)電詳細參數(shù)數(shù)據(jù)、功率運行曲線、仿真輸出數(shù)據(jù)預測數(shù)據(jù)等。

• 負載模塊界面： 顯示負載詳細參數(shù)數(shù)據(jù)、功率運行曲線、負載表計數(shù)據(jù)、電流運行曲線、仿真輸出數(shù)據(jù)預測數(shù)據(jù)等。

• 告警模塊界面： 該界面是展示全站的故障和告警信息。

• 參數(shù)設置界面：該界面主要是控制所有的設備運行參數(shù)、運行模式、參數(shù)設定等。

六、 結(jié)論

本仿真方案通過多模型集成與實時仿真驗證，將為大型可再生能源耦合制氫系統(tǒng)的能量管理與控制策略優(yōu)化提供重要依據(jù)。未來的工作可以進一步優(yōu)化算法、提高系統(tǒng)的魯棒性，并擴展到更多的可再生能源場景及復雜工況下的仿真驗證。