可再生能源半实物仿真平台应用案例

一、项目概述

本项目旨在对大型可再生能源耦合系统进行建模与仿真，重点研究不同工况下的能量管理策略优化、系统稳定性优化以及负载功率均衡策略等相关算法。

二、系统结构

1.风电、光伏和储能系统建模

• 风电机组模型：在QTouchLab环境中建立真实风电机组的动态行为模型，实时模拟其运行状态。

• 太阳能光伏机组模型：建立太阳能光伏发电系统模型，实时模拟光伏发电系统的输出特性与环境变化对发电效率的影响。

• 储能电池模型：针对储能电池的充放电过程、效能衰减以及生命周期特性进行建模，并模拟其与其他系统的交互。

2.能量管理控制算法仿真

• 基于自研的综合能源管理控制算法，能够实时对风电、光伏和储能电池的状态进行监控与调节。

• 仿真平台能够与半物理实时仿真平台（如Concurrent）对接，接收实时数据并返回控制信号，进行整机运行动态实时硬件在环（HIL）仿真。

3.控制策略与参数优化

• 对综合能源管理系统的控制策略及其参数进行优化，以提高系统的稳定性与效率，确保负载功率的均衡。

三、仿真平台

使用QTouchLab进行风电机组、光伏机组和储能电池的初步建模与仿真，验证各单元的动态响应与行为。

在完成单体系统建模后，集成不同子系统，并进行多物理场耦合仿真，考察各系统之间的交互影响。

四、可视化界面设计

功能导向性

界面需直观展示仿真平台的实时运行数据（如风速、发电功率、储能状态等），并支持控制策略的动态调整。例如，风力发电机半实物仿真平台通过监控界面实现整机性能评估。

用户友好性

采用模块化布局，分类显示数据输入、仿真控制、结果分析等功能区域，参考电氢热微网仿真系统的多参数集成界面设计。

可扩展性

预留接口以兼容不同能源类型（如风、光、储等），类似水风光储仿真系统的可视化界面需支持多能源协同。

核心功能模块设计界面

• 系统主界面：该界面主要显示数据总览、运行时间、设备数量、设备装机容量、功率曲线、各个设备实时数据等核心功能。

• 设备监控界面：显示设备拓扑图、实时设备输出输入功率数据、仿真输出数据等。

• 储能电池模块界面：显示储能电池详细参数数据、功率运行曲线、soc曲线、仿真输出数据预测数据等。

• 风电模块界面： 显示风电风机详细参数数据、功率运行曲线、仿真输出数据预测数据等。

• 光伏模块界面： 显示光伏发电详细参数数据、功率运行曲线、仿真输出数据预测数据等。

• 负载模块界面： 显示负载详细参数数据、功率运行曲线、负载表计数据、电流运行曲线、仿真输出数据预测数据等。

• 告警模块界面： 该界面是展示全站的故障和告警信息。

• 参数设置界面：该界面主要是控制所有的设备运行参数、运行模式、参数设定等。

六、 结论

本仿真方案通过多模型集成与实时仿真验证，将为大型可再生能源耦合制氢系统的能量管理与控制策略优化提供重要依据。未来的工作可以进一步优化算法、提高系统的鲁棒性，并扩展到更多的可再生能源场景及复杂工况下的仿真验证。