智能電網(wǎng)：遠(yuǎn)寬能源智能電網(wǎng)系統(tǒng)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力需求迅速增長(zhǎng)，在過(guò)去的幾十年里，電力系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展為集中發(fā)電，遠(yuǎn)距離輸電的大型互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。但是隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷增大，超大規(guī)模電力系統(tǒng)的弊端也日益凸顯：成本高、運(yùn)行難度大，以火電為主的能源結(jié)構(gòu)給環(huán)保帶來(lái)了巨大的壓力。同時(shí)，隨著用電負(fù)荷的不斷增加，受端電網(wǎng)對(duì)外來(lái)電力的依賴程度也不斷提高，超大規(guī)模電力系統(tǒng)漸漸難以適應(yīng)用戶越來(lái)越高的可靠性要求以及多樣化的供電需求。針對(duì)這一系列問(wèn)題與挑戰(zhàn)，微電網(wǎng)的概念在本世紀(jì)初被提出。作為新的技術(shù)領(lǐng)域，微電網(wǎng)在各國(guó)的發(fā)展呈現(xiàn)不同特色，我國(guó)對(duì)微電網(wǎng)的定義為：微電網(wǎng)是指由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量變換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)。既可以與配電網(wǎng)運(yùn)行（并網(wǎng)運(yùn)行），也可以與配電網(wǎng)斷開(kāi)獨(dú)立運(yùn)行（孤島運(yùn)行）。

為了能滿足多種電能質(zhì)量要求、提高供電可靠性等多方面的需要，微電網(wǎng)的技術(shù)研究主要有微電網(wǎng)控制、微電網(wǎng)保護(hù)、微電網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)、微電源等多方向。然而，由于微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)靈活、組成成分多樣化的特點(diǎn)，傳統(tǒng)通過(guò)搭建小功率實(shí)物系統(tǒng)的方式從其安全性、經(jīng)濟(jì)性與科研的靈活性上都受到了很大的考驗(yàn)，而隨著仿真建模軟件技術(shù)與多核CPU、FPGA硬件技術(shù)的發(fā)展，使用仿真的方式搭建微電網(wǎng)并對(duì)其進(jìn)行研究測(cè)試的方式得到了日益廣泛的應(yīng)用。

利用StarSim圖形化建模工具與MT實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行仿真，平臺(tái)通過(guò)建模的方式去搭建含有新能源節(jié)點(diǎn)的微電網(wǎng)系統(tǒng)模型，并通過(guò)仿真技術(shù)將微電網(wǎng)系統(tǒng)的響應(yīng)實(shí)時(shí)模擬出來(lái)。同時(shí)，系統(tǒng)可以與微電網(wǎng)能量管理的部分相配合，完成微網(wǎng)系統(tǒng)的閉環(huán)控制和調(diào)節(jié)?；趯?shí)時(shí)仿真的微電網(wǎng)研究平臺(tái)，既有模型搭建與實(shí)時(shí)仿真的靈活性，又有與相應(yīng)物理信號(hào)構(gòu)成閉環(huán)運(yùn)行的真實(shí)性，同時(shí)針對(duì)復(fù)雜工況、危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)、測(cè)試新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上有著傳統(tǒng)小功率系統(tǒng)無(wú)法比擬優(yōu)勢(shì)；同時(shí)，仿真微網(wǎng)也能夠與實(shí)際功率系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合的優(yōu)勢(shì)，能夠滿足用戶對(duì)于微電網(wǎng)控制、微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、微電網(wǎng)保護(hù)等多個(gè)方向的研究需求。針對(duì)微電網(wǎng)研究的多樣化需求，遠(yuǎn)寬能源提供了三種方案：

在純數(shù)字仿真微網(wǎng)平臺(tái)中，微電網(wǎng)系統(tǒng)通過(guò)仿真建模的方式搭建并實(shí)時(shí)運(yùn)行在仿真器的CPU硬件上，同時(shí)微網(wǎng)調(diào)度與控制系統(tǒng)（EMS）通過(guò)內(nèi)嵌的方式集成在仿真器上，并與微電網(wǎng)模型構(gòu)成內(nèi)部閉環(huán)，系統(tǒng)狀態(tài)信息、調(diào)度控制指令等信號(hào)通過(guò)內(nèi)部總線的方式進(jìn)行交互。用戶既可以靈活修改微電網(wǎng)的系統(tǒng)拓?fù)?，也可以?duì)不同的控制目標(biāo)與要求來(lái)改變控制系統(tǒng)的控制算法，系統(tǒng)架構(gòu)如下所示：

該平臺(tái)適用于進(jìn)行微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與上層控制算法的研究與測(cè)試，詳細(xì)案例介紹請(qǐng)參考頁(yè)面底部的相關(guān)內(nèi)容推薦。

數(shù)字物理混合仿真的微電網(wǎng)模型中光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電的部分為實(shí)物提供預(yù)留了接口，用戶可以將真實(shí)硬件的電壓、電流通過(guò)采集系統(tǒng)接入新能源微網(wǎng)仿真系統(tǒng)。其中，新能源微網(wǎng)模型中相關(guān)的部分不再通過(guò)模型仿真的方式運(yùn)行，而是由外部的光伏、風(fēng)電等實(shí)物硬件提供相應(yīng)的電壓電流信息，并由采集系統(tǒng)接入到仿真平臺(tái)中。這種方式將實(shí)驗(yàn)室的小功率硬件系統(tǒng)接入到微網(wǎng)中，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體；同時(shí)通過(guò)采集系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)弱電系統(tǒng)的隔離，為科研與教學(xué)營(yíng)造安全的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。系統(tǒng)架構(gòu)如下所示：

該平臺(tái)適用于微電網(wǎng)整體運(yùn)行、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、實(shí)驗(yàn)室搭建等相關(guān)內(nèi)容，詳細(xì)案例介紹請(qǐng)參考頁(yè)面底部的相關(guān)內(nèi)容推薦。

傳統(tǒng)的小功率實(shí)物系統(tǒng)搭建和測(cè)試的方式，在其對(duì)象的真實(shí)與可靠性上有一定優(yōu)勢(shì)。但在微網(wǎng)系統(tǒng)的研究中，這種研究方式造價(jià)很高，不利于更改系統(tǒng)的拓?fù)?，使用時(shí)存在安全隱患以及各種故障風(fēng)險(xiǎn)，在短路等故障試驗(yàn)的測(cè)試上也存在使用的困難。而純數(shù)字微電網(wǎng)仿真系統(tǒng)雖然搭建方便，拓?fù)湫薷撵`活，性能強(qiáng)大，但是對(duì)于微電網(wǎng)中包含的各個(gè)部分的仿真均比較理想化。功率硬件在環(huán)則兼顧了實(shí)際硬件系統(tǒng)和仿真系統(tǒng)兩者的優(yōu)點(diǎn)，在功率硬件在環(huán)仿真平臺(tái)中，微網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真器通過(guò)功率放大器，與實(shí)際硬件相連接構(gòu)成閉環(huán)。

在功率硬件在環(huán)中，要接入的功率硬件部分建模為受控的電壓源。首先通過(guò)實(shí)時(shí)仿真器模擬計(jì)算并發(fā)出的電壓信號(hào)，通過(guò)功率放大器之后，轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的功率信號(hào)，可以直接驅(qū)動(dòng)實(shí)際系統(tǒng)中的硬件，如風(fēng)電、光伏等。然后實(shí)際運(yùn)行系統(tǒng)的電流信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集的方式反饋給實(shí)時(shí)仿真器中的微網(wǎng)模型，構(gòu)成信號(hào)的閉環(huán)。這樣的系統(tǒng)能結(jié)合真實(shí)物理裝置測(cè)試結(jié)果可靠，與實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)使用靈活、方便的特點(diǎn)。系統(tǒng)架構(gòu)如下所示：