隨著風(fēng)電、光伏等新能源在電力系統(tǒng)中的占比持續(xù)提升,其對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力的要求愈發(fā)嚴(yán)苛。傳統(tǒng)離線仿真技術(shù)因計(jì)算速度與模型精度難以兼顧,逐漸無(wú)法滿足新能源系統(tǒng)快速迭代的需求。在此背景下,基于硬件在環(huán)(HIL)與實(shí)時(shí)解算技術(shù)的仿真方案應(yīng)運(yùn)而生,成為支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵工具。

新能源系統(tǒng)的復(fù)雜性主要體現(xiàn)在兩方面:其一,風(fēng)電、光伏的間歇性出力導(dǎo)致系統(tǒng)慣量降低,電力電子設(shè)備并網(wǎng)引發(fā)的動(dòng)態(tài)過(guò)程愈發(fā)復(fù)雜;其二,設(shè)備級(jí)快速開(kāi)關(guān)動(dòng)作與系統(tǒng)級(jí)慢動(dòng)態(tài)的交互作用,對(duì)仿真工具的實(shí)時(shí)性與精度提出雙重挑戰(zhàn)。針對(duì)這一痛點(diǎn),實(shí)時(shí)仿真技術(shù)通過(guò)構(gòu)建高保真數(shù)字模型,實(shí)現(xiàn)了對(duì)新能源系統(tǒng)從設(shè)備到電網(wǎng)的全場(chǎng)景覆蓋。其應(yīng)用場(chǎng)景涵蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化、控制策略驗(yàn)證、故障診斷、并網(wǎng)穩(wěn)定性分析四大核心領(lǐng)域。例如,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段,工程師可借助多參數(shù)快速仿真優(yōu)化設(shè)備選型與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);在控制策略開(kāi)發(fā)中,MPPT、虛擬慣量等算法可在安全可控的仿真環(huán)境中完成閉環(huán)測(cè)試,開(kāi)發(fā)周期縮短40%以上。
作為國(guó)內(nèi)實(shí)時(shí)仿真領(lǐng)域的代表性平臺(tái),EasyGo憑借其異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)與全流程工具鏈,為新能源研發(fā)提供了一站式解決方案。該平臺(tái)采用CPU+FPGA協(xié)同運(yùn)算模式,CPU核心頻率最高達(dá)4.9GHz,F(xiàn)PGA部分支持0.2-1.5μs級(jí)小步長(zhǎng)仿真,可精準(zhǔn)模擬電力電子器件的開(kāi)關(guān)特性。在開(kāi)發(fā)流程上,平臺(tái)創(chuàng)新性地將FPGA建模環(huán)境圖形化,用戶無(wú)需編寫(xiě)底層代碼即可完成復(fù)雜模型搭建。其IO接口系統(tǒng)支持最高68pin靈活配置,可適配不同規(guī)模的電力電子系統(tǒng)測(cè)試需求。針對(duì)中國(guó)用戶習(xí)慣,平臺(tái)還開(kāi)發(fā)了全中文交互界面,學(xué)習(xí)成本降低60%以上。

在微電網(wǎng)領(lǐng)域,某科研機(jī)構(gòu)基于EasyGo平臺(tái)構(gòu)建了“公共機(jī)+PXIBox”架構(gòu)的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了光伏、儲(chǔ)能、柴油發(fā)電機(jī)及定制化熱鍋爐模型,可模擬-40℃至70℃環(huán)境溫度下的設(shè)備動(dòng)態(tài)響應(yīng)。通過(guò)實(shí)時(shí)驗(yàn)證構(gòu)網(wǎng)型逆變器的并離網(wǎng)切換策略,成功將微電網(wǎng)的電壓波動(dòng)范圍控制在±1.5%以內(nèi)。在光伏逆變器測(cè)試中,平臺(tái)模擬的電網(wǎng)電壓跌落工況(跌落深度80%、持續(xù)時(shí)間625ms)完全符合IEC 62116標(biāo)準(zhǔn)要求,幫助企業(yè)產(chǎn)品一次性通過(guò)TüV認(rèn)證。新能源車電驅(qū)系統(tǒng)測(cè)試方面,平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的1μs級(jí)電機(jī)模型仿真,使控制器在環(huán)測(cè)試的相位誤差控制在0.1°以內(nèi),顯著提升了車規(guī)級(jí)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)效率。
教育領(lǐng)域同樣受益于實(shí)時(shí)仿真技術(shù)的普及。某高校新能源實(shí)驗(yàn)室引入EasyGo教學(xué)平臺(tái)后,學(xué)生可通過(guò)預(yù)置的30余種實(shí)驗(yàn)例程,完成從離線仿真到硬件在環(huán)的全流程實(shí)踐。在“光伏MPPT控制”實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生可實(shí)時(shí)調(diào)整占空比參數(shù),觀察輸出功率的動(dòng)態(tài)變化曲線;在“微電網(wǎng)能量管理”項(xiàng)目中,團(tuán)隊(duì)需協(xié)調(diào)風(fēng)光儲(chǔ)多源出力,制定經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的運(yùn)行策略。這種沉浸式學(xué)習(xí)模式使學(xué)生的工程實(shí)踐能力提升顯著,相關(guān)教學(xué)成果獲省級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
從設(shè)備研發(fā)到系統(tǒng)集成,從工業(yè)測(cè)試到人才培養(yǎng),實(shí)時(shí)仿真技術(shù)正在重塑新能源產(chǎn)業(yè)鏈的價(jià)值創(chuàng)造模式。EasyGo平臺(tái)通過(guò)持續(xù)迭代計(jì)算架構(gòu)與工具鏈,已形成覆蓋風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能、氫能、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域的完整解決方案。其開(kāi)放的模型接口與二次開(kāi)發(fā)能力,更使得用戶能夠快速響應(yīng)行業(yè)技術(shù)變革,在新型電力系統(tǒng)建設(shè)的浪潮中占據(jù)先機(jī)。










