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[清华大学与欧倍尔]共建综合能源微网虚拟仿真实验&电力能源云仿真平台CloudPSS

2021-09-24
【摘要】:
清华大学和北京欧倍尔合作开发综合能源微网虚拟仿真实验平台

电力在我国能源上占有举足轻重的作用,电力乃是国民经济之根本。近些年,光伏新能源在国家的大力支持下蓬勃发展。

此时,您又对微网了解多少?

让我们来了解一下由清华大学北京欧倍尔软件合作开发的综合能源微网虚拟仿真实验&清华大学电力能源云仿真平台CloudPSS

有多么硬核!!!

01

综合能源微网虚拟仿真实验

综合能源微网虚拟仿真实验平台(以下简称“实验平台”)是清华大学和北京欧倍尔合作开发的一套虚拟仿真软件。

实验平台以校园为背景建设光伏、储能以及负荷等三维场景,后台为CloudPSS综合能源与电磁暂态仿真开发平台,进行微电网相关实验。其中,CloudPSS正式入列清华大学校园公共软件,将为全体清华师生提供能源电力系统专业仿真计算服务。后面第二大部分将对CloudPSS平台进行详细解读。

综合能源微网虚拟仿真实验主要包括以下实验:

(一)厂区设备认知

微电网厂区内包含了光伏组件、储能集装箱、储能逆变器、热泵区域、微电网监控中心、变压器、学生公寓等三维场景,主要对设备进行认知学习。

 

 

(二)基本操作实验

基本操作实验包含储能充放电实验、光伏环境变化实验和负荷投切实验三个实验模块。

(1)储能充放电实验

通过设置合适范围内的任意参数,可得到PCC点电压波形、储能对电网放电功率以及储能SOC状态变化的波形。

 

(2)光伏环境变化实验

通过设置光照强度与温度的值,可得出相关波形,用于探究光照与温度对光伏发电的影响,分析光伏电池转化效率最高时的光照与温度值。

(3)负荷投切实验

实验中切除相关负荷,设置储能电池充放电功率,可得出相关波形来模拟负荷投切对微电网的影响。

(三)运行分析实验

运行分析实验包含MPPT控制方法分析实验、并离网控制分析实验和故障类型分析实验。

(1)MPPT控制方法分析实验

通过设置天气状态,采用扰动观察法和恒电压控制法两种控制方法,可得到相关波形,进而探究在天气影响下,不同控制方式对光伏组件输出功率的影响。

(2)并离网控制分析实验

模拟微电网离网的过程,探究并网时为维持储能系统输出功率恒定、离网时为维持电网电压和有功恒定,储能系统分别应选择的控制方式。

(3)故障类型分析实验

通过选择模拟不同故障的发生,运行仿真得出故障波形,进而确定故障类型。

 

(四)综合能源实验

①协调策略实验1

在实验中,通过设置一天中投入的热泵容量,得到教学楼室内温度变化图与热泵功率变化图,通过不断的调节,使教学楼的温度保持在23℃-26℃的舒适范围内。

②协调策略实验2

在实验环境提供相关参数下,通过设定储能的功率,可得出荷电状态图与外部电网供电图,探究最小购电支出时储能功率设置的最佳策略。

 

02

电力能源云仿真平台CloudPSS

 

新学期伊始,CloudPSS仿真平台正式入列清华大学校园公共软件,将为全体清华师生提供能源电力系统专业仿真计算服务。

(一)研发团队

顶尖行业专家深耕电力能源系统建模仿真20余年

 

(二)产品简介

CloudPSS仿真平台(以下简称“平台”)是一款基于云计算的电力系统高性能仿真平台,也是国内第一款具有完全知识产权的新一代电磁暂态仿真工具。平台专注于复杂交直流电网的精确电磁暂态建模,覆盖多时间尺度物理过程仿真,能够解决大规模风电场、光伏电站详细建模仿真难题,同时可作为主动配电网、微电网动态模拟和研究的支撑工具。

 

平台将WEB技术、云计算和异构并行计算技术、物联网技术等融入能源互联网领域,形成了全新的精准建模分析平台。

平台具有丰富的电气元件模型库、完善的控制系统模块及传递函数库,提供超过150种元件模型、300余种子模型,便于用户构建复杂的非线性控制系统,也完全满足任意电力系统拓扑的仿真需求。在进行电路设计时,用户可以进行多图层和封装操作,利用分立电气及控制元件构建复杂设备模型。

 

 

基于强大的CloudPSS仿真计算内核,云仿真团队开发出了Cloud-EMTLab、CloudPSS-IESLab两大产品线,分别用于满足输/配电网大规模电磁暂态仿真计算、综合能源系统仿真规划设计需求。

 

(三)产品特点

CloudPSS利用CPU、GPU并行计算快速解决方案,提供统一数据接口应用平台,具有以下三大特点:

(1)云仿真

CloudPSS的核心是由清华大学电机系自主研发的云仿真技术。该技术基于“云计算”思想,用户本地搭建的仿真模型发送至云端,由云端大型仿真服务器完成对仿真模型的高效、快速运算并返回仿真结果数据。通过云仿真技术可实现超大规模风电场电磁暂态仿真、电力系统硬件在环仿真、多功能互补耦合仿真以及其他复杂电力系统电磁暂态仿真功能。

 

 

(2)云同步

用户的所有仿真设计、文档都由云数据库存储,只需登录账号,即可随时在任何终端进行访问。较之传统离线仿真软件只能在本地环境运行,CloudPSS极大地解放了设计者的时间与空间,让您随时随地随心工作。

 

 

(3)云协作

针对日益复杂化的电网设计趋势,CloudPSS采用图层管理技术,团队用户可在不同图层、终端中分别进行仿真设计,实现相对独立且无缝对接的分工工作。

 

(四)产品特色

(1)无需安装,立即使用

任意终端(PC、Mac、平板、手机)登录网页即可使用

 

(2)多种方式,高效建模

多级封装/模板向导/应用场景/算例转换(支持PSASP、BPA、PSCAD、Simulink算例转换)

 

 

(3)统一模型,多类仿真

一套模型,统一潮流计算、电磁暂态离线仿真与电磁暂态实时仿真应用,覆盖稳态潮流至ns级电磁暂态全时间尺度物理过程分析。

 

(4)模型、计算,分而治之

本地模型,远程仿真共享算例,节约成本兼容先进计算硬件体验极致仿真效率。

 

(五)解决方案

CloudPSS平台可提升能源行业客户的分析和决策能力,并赋予客户市场竞争的优势和丰厚的经济收益。CloudPSS掌握了两项核心技术,即云端数字镜像和人工智能决策,提供包含建模仿真、规划设计、教育培训、监控运维和智能调控等功能的综合技术解决方案,全面支撑智能电网和能源互联网的建设和运行。

 

(六)成功案例

CloudPSS产品已成功应用于输配电网、新能源场站、交直流系统与综合能源园区等各类场景。