[分享] 实时仿真丨微网仿真测试系统解决方案

应用背景

微电网是指在局部范围内通过集中式或分布式发电设备与能量存储设备相结合，形成的一个小型、独立且自治的电力系统。它可以与主电网相互连接，也可以在需要时独立供电。

1. 可再生能源的合理利用：随着可再生能源如太阳能和风能的快速发展和广泛应用，微电网成为了一种灵活的解决方案。微电网可以将分布式的可再生能源设备（如太阳能电池板、风力发电机）与传统能源网络连接，以实现清洁能源的分布式生产和使用。
2. 增强电力供应的可靠性：微电网可以提供较高的电力供应可靠性。当主电网发生故障或停电时，微电网可以通过内部的发电和能量存储系统继续供电，确保关键设备的正常运行，降低停电对用户造成的影响。
3. 减少电力损耗：传统的电力分配系统中存在着传输损耗，导致能源的浪费。微电网通过将发电设备放置在电力负载附近，减少了长距离输电的需要，可以显著减少电力损耗，提高能源利用效率。
4. 电力负荷管理和优化：微电网可以对电力负荷进行实时监测和管理，使电力需求和供给之间的匹配更加有效。通过智能控制系统的应用，微电网可以对不同负荷进行优化分配，最大限度地提高能源的利用效率。
5. 提升电力的可持续性和环境友好性：微电网的应用可以促进可持续能源的使用，减少对传统化石燃料的依赖，降低温室气体排放，有助于解决全球的能源和环境问题。

微电网的应用背景主要涵盖了可再生能源的增多、电力供应可靠性、电力损耗的减少、电力负荷管理和优化以及可持续能源的推广等方面。这些因素共同促使微电网在实际应用中得到越来越广泛的关注和采用。

微电网的实时仿真

实时仿真技术对微电网仿真赋予了更高的真实性、可视化性和灵活性。它为微电网的设计、运营和优化提供了强有力的工具和方法，对推动微电网技术的发展具有重要意义。

1. 微电网的实时仿真是指在仿真过程中，系统的运行和响应能够以接近实时的速度进行模拟和评估的一种技术。它可以提供更高的仿真精度和准确度，使研究人员和工程师能够更真实地观察和理解微电网系统的运行特性。
2. 在实时仿真中，微电网的各个组件和子系统的状态和行为都以接近实时的速度更新和计算。这包括发电设备（如太阳能电池板、风力发电机等）、能量存储装置（如电池、超级电容器等）、负荷和电网之间的交互影响。系统的控制算法和策略也以实时的方式运行，根据当前的电力需求、能源供应和市场条件对微电网的运行进行智能调整和优化。
3. 实时仿真还可以模拟微电网系统的实时状态监测和故障处理。例如，当系统中某个设备发生故障或电力负荷突然增加时，实时仿真可以模拟相应的响应和应对措施，包括自动切换备用电源、动态调整发电设备的输出功率、实时监测和报警等。
4. 通过实时仿真，研究人员和工程师可以更准确地评估微电网系统在不同工况下的运行特性，预测和验证系统的稳定性、可靠性和经济性。此外，实时仿真还可以用于测试和验证不同的控制策略，以优化微电网的能源管理、功率调度和供需平衡。

微电网的系统拓扑

微电网的系统拓扑基本包含以下几个部分：风力发电系统、光伏发电系统、充电桩、储能系统以及居民负载。

1. 风力发电系统和光伏发电系统的结合可以实现能源的多样化和互补，增加微电网系统的稳定性和可靠性。它们可根据微电网的资源条件、负荷需求和运行策略进行灵活配置和调整，以实现最佳的能源管理和供需平衡。
2. 储能系统为微电网提供了灵活性、可靠性和可持续性的能源管理。它能够平衡供需、调节频率、削减峰谷差、提供备用电源并平滑能源波动，以优化微电网的能源利用和运行性能。储能系统的应用将使微电网更加智能、高效，推动可再生能源的大规模应用和微电网的可持续发展。
3. 充电桩和居民负载在微电网中具有能源调度、能源存储、能源交易、能源需求和能源灵活性等关键作用。它们的有效管理和优化可以实现微电网的能源平衡、提高能源利用效率和负荷管理。以下是微电网控制界面中的充电站管理系统与居民负载管理系统，用户可以自定义模拟其主要参数。

基于EasyGo的解决方案

基于PXIBox 的微电网实时仿真方案

基于PXIBox超强的CPU+FPGA计算精度，可将微电网拓扑系统的风力发电系统、光伏发电系统、储能系统、充电桩系统、居民负载等电力电子拓扑结构部分运行在FPGA上，利用丰富的IO接口可实现PXIBox自闭环测试，实时仿真步最小可达到us级别。

PXIBox的实时模型架构入下所示:

模型架构与硬件架构高度一致

测试内容

测试能量调度控制器

用真实的控制器与PXIBox进行IO连接，通过PXIBox模拟对微电网中的各种发电设备（太阳能光伏、风力发电机、燃气发电机等）进行仿真，模拟它们的产生能力、响应时间、输出功率和性能等参数以及微电网中各种能源资源的供应和负荷需求情况。测试实时仿真能源是否能够达到供需平衡的状态。

除此之外还能够对微电网中的储能系统（电池、超级电容器等）进行仿真模拟，包括储能容量、充放电效率、功率响应和储能策略等方面的评估。这可以帮助确定储能系统的运行策略和最佳运行模式，以优化系统的能源管理和供需平衡。

在实时仿真中，可以模拟和评估各种风险因素对微电网的影响，如天气变化、设备故障和需求波动等。通过风险评估仿真，可以提前预测和应对潜在的风险，并采取相应的措施来增强微电网的鲁棒性和可靠性。

通过实时仿真，微电网的运行状态可以实时显示，并能够对不同因素和运行策略进行调整和优化。这有助于用户更好地理解微电网的运行特性，改进能源管理策略，并最大程度地发挥微电网的效益。

实时仿真系统自闭环实物图

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微网仿真测试系统看着蛮好玩，仿真软件收费怎么收的呢