儲能電站的控制裝置主要包括儲能變流器(PCS)控制器、儲能電池管理系統(BMS)及儲能電站能量管理系統(EMS),其功能的可靠與否直接關系到儲能電站能否安全可靠運行,因此,對“PCS控制器/BMS/EMS ”三級控制功能的全方位測試驗證是非常重要的。
組成與功能
如果想要全面精準的對“PCS控制器/BMS/EMS” 三級控制功能進行測試,就需要提供包括電網網絡拓撲及真實電池矩陣在內的儲能電站測試環境,但是構建實際電網網絡拓撲及電池矩陣等真型實驗場景,不僅成本巨大,實驗場景構建周期長,而且實現困難、不夠靈活,也存在極端工況高壓大電流的測試安全風險。
因此,科梁基于上位機(包含自動化仿真測試軟件系統)、實時仿真服務器(包含電池系統模型、電站系統模型、電網網絡模型)、電池模擬系統及其輔助設備、功率放大器及可編程直流電源,構建了儲能變流器及電站復雜測試環境以及現場電網環境模型,可以針對被測PCS控制器、BMS及EMS的功能,進行儲能全產業鏈硬件在環(HIL)或者功率硬件在環(PHIL)仿真測試,不僅可以靈活高效模擬現場電網環境,而且可以安全、可靠、快速構建包括電池模型在內的復雜儲能變流器及電站測試環境模型,成本低,效率高,可為儲能行業關鍵設備研發及系統集成提供原理設計驗證、研發過程驗證、出廠測試驗證以及現場運維分析等全生命周期測試驗證技術支撐。
方案特色
科梁儲能全產業鏈仿真測試解決方案特色如下:
系統測試環境安全、可靠、靈活、高效、準確模擬
電網環境模擬:電磁暫態實時仿真模擬真實電網環境;
電網故障模擬:仿真模型設置,模擬過、欠、不平衡電壓;
儲能電站環境模擬:能構建與儲能電站內實際各饋線網路拓撲結構一致的網絡模型,同時在各饋線并網點接入各種儲能技術路線控制源碼動態鏈接庫封裝的PCS模型,與電站現場實際并網運行能力一致性鏡像程度高;
儲能變流器電路模擬:通過電力電子拓撲電路詳細模型與專用電力電子解算工具模擬;
儲能變流器功能模擬:預充電功能、限流功能、限壓功能等模擬;
通訊故障模擬:仿真模型設置,模擬“PCS控制器/BMS/EMS”三級控制器間通訊故障;
電池單體電壓模擬:接收仿真模型的計算結果,輸出真實電壓;
電池內阻模擬:仿真模型中設置,反應到電流對電壓的影響上;
電池SOC模擬:仿真模型中計算,反應到電壓、內阻變化;
電池溫度模擬:接收仿真模型的計算結果,輸出溫度傳感器信號;
電池充放電電流模擬:仿真模型中設置,輸出電流傳感器信號;
電池故障模擬:包括電池短路、開路、老化、過充、過放等故障模擬;
電池均衡模擬:仿真模型中設置不均衡,并監控均衡電流;
系統化全面測試
模擬各類儲能電站運行工況,進行穩態功能測試;
模擬各類儲能電站故障工況,進行暫態功能測試;
自動化測試
可重復測試;
測試過程自動化執行;
節省人力、時間成本,提高研發、測試效率。
模型庫優勢
各種電池模型:鋰離子電池模型、金屬氫化物鎳電池模型、鎳鎘電池模型、鉛酸電池模型、液流電池模型、燃料電池模型等;
各種儲能變流器模型:三相兩電平拓撲結構模型、三相三電平NPC拓撲結構模型、三相三電平ANPC拓撲結構模型、DAB拓撲結構模型、LLC拓撲結構模型、級聯型H橋拓撲結構模型等;
各種電站模型:光伏電站模型、風電場模型、光儲電站模型、風儲電站模型、風光儲電站模型、高壓級聯型儲能電站模型、飛輪儲能電站模型、液流儲能電站模型、不同技術路線混合儲能電站模型等;
各種電網模型:微電網模型、配電網模型、兩端偽雙極柔性直流輸電電網模型、兩端真雙極柔性直流輸電電網模型、四端真雙極柔性直流輸電電網模型、特高壓直流輸電電網模型、交流大電網模型;
各種輸電線路模型:PI型線路模型、分布參數長線路模型、頻率相關長線路模型、短線路模型等;
各種變壓器模型:單相雙繞組線性變壓器、單相三繞組飽和變壓器、單相多繞組變壓器、三相雙繞組變壓器、三相三繞組變壓器、三相多繞組變壓器、有載調壓變壓器等;
各種負載模型:鼠籠電機負載、直驅電機負載、恒阻抗負載、恒功率負載等。
技術優勢
采用分布式、模塊化設計,具有良好的可擴展性;
具備2個Intel 4核/3.8 GHz 或者2個Intel 8核/3.3 GHz高性能高主頻CPU處理器以及1個Xilinx Airtex-7 FPGA處理器,支持通過光纖或PCIe總線互聯方式實現擴展和分布式并行實時仿真高性能計算;
具備友好的圖形化用戶界面,支持系統建模、修改、調試、運行、結果輸出等,整個仿真過程直觀、便捷;
支持與Matlab/Simulink兼容,可調用simulink中的眾多模塊庫,提升了研發和測試效率;
支持C/C++、LabVIEW、Python等多種二次開發接口API,支持用戶自定義元件模型;
具備電力系統專用實時解算器ARTEMIS、狀態空間節點法SSN、專用電力電子應用的電力電子器件庫RTeDRIVE以及電力電子專用eHS (electrical Hardware Simulation)解算工具;
支持多種通信協議,包括RS485、CAN、 IEC 60870-5-104、Modbus、IEC61850等;
支持眾多第三方板卡,如NI、MOXA、Softing等第三方商業公司PCI/PCI-E板卡;同時可以根據接口板卡定制化開發驅動;
支持模擬電池極端工況環境,對儲能電池管理系統進行全方位功能測試;
支持包括儲能在內的新能源廠家單機控制器硬件在環故障電壓穿越(低電壓穿越、高電壓穿越或者高/低電壓連續穿越)功能測試;
支持包括儲能在內的新能源電力電子設備控制源碼封裝的動態鏈接庫模型嵌入實時仿真服務器中進行全數字仿真功能測試;
支持包括儲能在內的新能源電力電子設備功率硬件在環接入實時仿真服務器進行功率硬件在環功能測試;
支持包括多種儲能技術路線的混合儲能系統以及包含儲能在內的新能源場站能量管理系統硬件在環接入實時仿真服務器進行實時仿真功能測試。