1.實(shí)驗(yàn)室介紹

新能源精細(xì)化建模與仿真測試實(shí)驗(yàn)室，于2019年籌備建設(shè)。先后購置了RT-LAB實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)、Chroma61860回收式電網(wǎng)模擬器等設(shè)備。構(gòu)建了風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能一體化新能源并網(wǎng)測試平臺(tái)。搭配實(shí)時(shí)風(fēng)場數(shù)據(jù)模型、山東電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)模型，可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真、新能源并網(wǎng)測試、風(fēng)場模擬、故障穿越、軟件在環(huán)測試、硬件在環(huán)測試等。承接了大容量風(fēng)電機(jī)組電網(wǎng)友好型控制技術(shù)等國家重點(diǎn)研發(fā)任務(wù)。支撐100%新能源并網(wǎng)運(yùn)行與控制、故障穿越及暫態(tài)分析、低慣量電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性及控制，高滲透率新能源電網(wǎng)的頻率控制等方面的科研。

圖1 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)景

2.實(shí)驗(yàn)室功能

（1）風(fēng)電場實(shí)時(shí)仿真

針對(duì)風(fēng)場等值模型無法滿足大規(guī)模風(fēng)電場接入電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性的要求。開發(fā)一套風(fēng)電場精細(xì)化仿真模型，包含了場域計(jì)算（湍流、尾流等）、單機(jī)氣動(dòng)、單機(jī)機(jī)械等模型，考慮了風(fēng)電場中氣-彈-機(jī)-電耦合特性。相較于傳統(tǒng)的單機(jī)/多機(jī)等值模型，此精細(xì)化仿真模型涵蓋了實(shí)際風(fēng)電場運(yùn)行中的所有動(dòng)態(tài)過程。基于此模型搭建的專用風(fēng)電場實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)。此仿真平臺(tái)通過 CPU + GPU 的異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)加速仿真計(jì)算，具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、模塊化程度高、可擴(kuò)展性好的特點(diǎn)。

圖2 風(fēng)電場實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)架構(gòu)

（2）半實(shí)物仿真平臺(tái)

半實(shí)物仿真平臺(tái)是基于模型仿真與測試的一體化科研平臺(tái)。在統(tǒng)一平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了控制模型開發(fā)、模型仿真、快速控制器原型、硬件在環(huán)驗(yàn)證、系統(tǒng)級(jí)半實(shí)物交聯(lián)試驗(yàn)等。目前此平臺(tái)支撐了風(fēng)電機(jī)組故障穿越關(guān)鍵控制技術(shù)、風(fēng)電機(jī)組可控域分析與可控性提升、風(fēng)電機(jī)組故障暫態(tài)支撐控制技術(shù)等方面的研究。  

圖3 半實(shí)物仿真平臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)成

（3）風(fēng)電并網(wǎng)測試平臺(tái)

   風(fēng)電并網(wǎng)測試平臺(tái)由全功率風(fēng)電平臺(tái)和雙饋風(fēng)電平臺(tái)組成，以Chroma61860回收式電網(wǎng)模擬器作為電網(wǎng)接口。該平臺(tái)軟硬件均為自主設(shè)計(jì)，具有核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)控制算法代碼及設(shè)計(jì)和修改，非常靈活的支撐項(xiàng)目科研。結(jié)合半實(shí)物仿真平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)控制算法驗(yàn)證到工程實(shí)踐的完整流程。有力的支撐了大容量風(fēng)電機(jī)組電網(wǎng)友好型控制技術(shù)項(xiàng)目、風(fēng)電機(jī)組低壓穿越技術(shù)與故障暫態(tài)分析的研究等。

圖4 風(fēng)電并網(wǎng)測試平臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)成

（4）新能源微電網(wǎng)測試平臺(tái)

   在風(fēng)電并網(wǎng)測試平臺(tái)的基礎(chǔ)上，增加了光伏和儲(chǔ)能設(shè)備，從而構(gòu)成風(fēng)、光、儲(chǔ)一體的小型微電網(wǎng)測試平臺(tái)。目前該平臺(tái)支撐了光伏并網(wǎng)控制策略及高壓穿越技術(shù)的研究、100%新能源電網(wǎng)的運(yùn)行與控制、高滲透率新能源電網(wǎng)的頻率控制等方面的科研。

圖5 新能源微電網(wǎng)測試平臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)成

3.實(shí)驗(yàn)室主要設(shè)備

圖6 半實(shí)物仿真系統(tǒng)與回饋式電網(wǎng)模擬器

圖7 風(fēng)電測試平臺(tái)