可再生能源半實(shí)物仿真平臺應(yīng)用案例

一、項(xiàng)目概述

本項(xiàng)目旨在對大型可再生能源耦合系統(tǒng)進(jìn)行建模與仿真，重點(diǎn)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(fù)載功率均衡策略等相關(guān)算法。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.風(fēng)電、光伏和儲能系統(tǒng)建模

• 風(fēng)電機(jī)組模型：在QTouchLab環(huán)境中建立真實(shí)風(fēng)電機(jī)組的動態(tài)行為模型，實(shí)時(shí)模擬其運(yùn)行狀態(tài)。

• 太陽能光伏機(jī)組模型：建立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)模型，實(shí)時(shí)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(jìn)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(shí)對風(fēng)電、光伏和儲能電池的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控與調(diào)節(jié)。

• 仿真平臺能夠與半物理實(shí)時(shí)仿真平臺（如Concurrent）對接，接收實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并返回控制信號，進(jìn)行整機(jī)運(yùn)行動態(tài)實(shí)時(shí)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(jìn)行優(yōu)化，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與效率，確保負(fù)載功率的均衡。

三、仿真平臺

使用QTouchLab進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組、光伏機(jī)組和儲能電池的初步建模與仿真，驗(yàn)證各單元的動態(tài)響應(yīng)與行為。

在完成單體系統(tǒng)建模后，集成不同子系統(tǒng)，并進(jìn)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(shè)計(jì)

功能導(dǎo)向性

界面需直觀展示仿真平臺的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)（如風(fēng)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(fēng)力發(fā)電機(jī)半實(shí)物仿真平臺通過監(jiān)控界面實(shí)現(xiàn)整機(jī)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(shè)計(jì)。

可擴(kuò)展性

預(yù)留接口以兼容不同能源類型（如風(fēng)、光、儲等），類似水風(fēng)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(shè)計(jì)界面

• 系統(tǒng)主界面：該界面主要顯示數(shù)據(jù)總覽、運(yùn)行時(shí)間、設(shè)備數(shù)量、設(shè)備裝機(jī)容量、功率曲線、各個(gè)設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等核心功能。

• 設(shè)備監(jiān)控界面：顯示設(shè)備拓?fù)鋱D、實(shí)時(shí)設(shè)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(xì)參數(shù)數(shù)據(jù)、功率運(yùn)行曲線、soc曲線、仿真輸出數(shù)據(jù)預(yù)測數(shù)據(jù)等。

• 風(fēng)電模塊界面： 顯示風(fēng)電風(fēng)機(jī)詳細(xì)參數(shù)數(shù)據(jù)、功率運(yùn)行曲線、仿真輸出數(shù)據(jù)預(yù)測數(shù)據(jù)等。

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

• 負(fù)載模塊界面： 顯示負(fù)載詳細(xì)參數(shù)數(shù)據(jù)、功率運(yùn)行曲線、負(fù)載表計(jì)數(shù)據(jù)、電流運(yùn)行曲線、仿真輸出數(shù)據(jù)預(yù)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(shè)置界面：該界面主要是控制所有的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行模式、參數(shù)設(shè)定等。

六、 結(jié)論

本仿真方案通過多模型集成與實(shí)時(shí)仿真驗(yàn)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(jìn)一步優(yōu)化算法、提高系統(tǒng)的魯棒性，并擴(kuò)展到更多的可再生能源場景及復(fù)雜工況下的仿真驗(yàn)證。