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進行建模與仿真，重點研究不同工況下的能量管理策略優化、系統穩定性優化以及負載功率均衡策略等相關算法。

二、系統結構

1.風電、光伏和儲能系統建模

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

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

• 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，能夠實時對風電、光伏和儲能電池的狀態進行監控與調節。

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

3.控制策略與參數優化

• 對綜合能源管理系統的控制策略及其參數進行優化，以提高系統的穩定性與效率，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，驗證各單元的動態響應與行為。

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

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據（如風速、發電功率、儲能狀態等），并支持控制策略的動態調整。例如，風力發電機半實物仿真平臺通過監控界面實現整機性能評估。

用戶友好性

采用模塊化布局，分類顯示數據輸入、仿真控制、結果分析等功能區域，參考電氫熱微網仿真系統的多參數集成界面設計。

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的可視化界面需支持多能源協同。

核心功能模塊設計界面

• 系統主界面：該界面主要顯示數據總覽、運行時間、設備數量、設備裝機容量、功率曲線、各個設備實時數據等核心功能。

• 設備監控界面：顯示設備拓撲圖、實時設備輸出輸入功率數據、仿真輸出數據等。

• 儲能電池模塊界面：顯示儲能電池詳細參數數據、功率運行曲線、soc曲線、仿真輸出數據預測數據等。

• 風電模塊界面： 顯示風電風機詳細參數數據、功率運行曲線、仿真輸出數據預測數據等。

• 光伏模塊界面： 顯示光伏發電詳細參數數據、功率運行曲線、仿真輸出數據預測數據等。

• 負載模塊界面： 顯示負載詳細參數數據、功率運行曲線、負載表計數據、電流運行曲線、仿真輸出數據預測數據等。

• 告警模塊界面： 該界面是展示全站的故障和告警信息。

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

六、 結論

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的能量管理與控制策略優化提供重要依據。未來的工作可以進一步優化算法、提高系統的魯棒性，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。