研究背景

隨著國民經濟的發展，電力需求迅速增長，在過去的幾十年里，電力系統已經發展為集中發電，遠距離輸電的大型互聯網絡系統。但是隨著電網規模的不斷增大，超大規模電力系統的弊端也日益凸顯：成本高、運行難度大，以火電為主的能源結構給環保帶來了巨大的壓力。同時，隨著用電負荷的不斷增加，受端電網對外來電力的依賴程度也不斷提高，超大規模電力系統漸漸難以適應用戶越來越高的可靠性要求以及多樣化的供電需求。針對這一系列問題與挑戰，微電網的概念在本世紀初被提出。作為新的技術領域，微電網在各國的發展呈現不同特色，我國對微電網的定義為：微電網是指由分布式電源、儲能裝置、能量變換裝置、相關負荷和監控、保護裝置匯集而成的小型發配電系統，是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統。既可以與配電網運行（并網運行），也可以與配電網斷開獨立運行（孤島運行）。

為了能滿足多種電能質量要求、提高供電可靠性等多方面的需要，微電網的技術研究主要有微電網控制、微電網保護、微電網接入標準、微電源等多方向。然而，由于微電網的結構靈活、組成成分多樣化的特點，傳統通過搭建小功率實物系統的方式從其安全性、經濟性與科研的靈活性上都受到了很大的考驗，而隨著仿真建模軟件技術與多核CPU、FPGA硬件技術的發展，使用仿真的方式搭建微電網并對其進行研究測試的方式得到了日益廣泛的應用。

遠寬解決方案

利用StarSim圖形化建模工具與MT實時仿真平臺可以實現微電網的實時運行仿真，平臺通過建模的方式去搭建含有新能源節點的微電網系統模型，并通過仿真技術將微電網系統的響應實時模擬出來。同時，系統可以與微電網能量管理的部分相配合，完成微網系統的閉環控制和調節。基于實時仿真的微電網研究平臺，既有模型搭建與實時仿真的靈活性，又有與相應物理信號構成閉環運行的真實性，同時針對復雜工況、危險實驗、測試新型系統結構上有著傳統小功率系統無法比擬優勢；同時，仿真微網也能夠與實際功率系統相結合，實現虛實結合的優勢，能夠滿足用戶對于微電網控制、微電網結構、微電網保護等多個方向的研究需求。針對微電網研究的多樣化需求，遠寬能源提供了三種方案：

1. 純數字微網仿真平臺

在純數字仿真微網平臺中，微電網系統通過仿真建模的方式搭建并實時運行在仿真器的CPU硬件上，同時微網調度與控制系統（EMS）通過內嵌的方式集成在仿真器上，并與微電網模型構成內部閉環，系統狀態信息、調度控制指令等信號通過內部總線的方式進行交互。用戶既可以靈活修改微電網的系統拓撲，也可以對不同的控制目標與要求來改變控制系統的控制算法，系統架構如下所示：

該平臺適用于進行微電網結構與上層控制算法的研究與測試，詳細案例介紹請參考頁面底部的相關內容推薦。

2. 數字物理混合微網仿真平臺

數字物理混合仿真的微電網模型中光伏發電、風力發電的部分為實物提供預留了接口，用戶可以將真實硬件的電壓、電流通過采集系統接入新能源微網仿真系統。其中，新能源微網模型中相關的部分不再通過模型仿真的方式運行，而是由外部的光伏、風電等實物硬件提供相應的電壓電流信息，并由采集系統接入到仿真平臺中。這種方式將實驗室的小功率硬件系統接入到微網中，構成一個有機整體；同時通過采集系統進行強弱電系統的隔離，為科研與教學營造安全的實驗環境。系統架構如下所示：

該平臺適用于微電網整體運行、系統監測、實驗室搭建等相關內容，詳細案例介紹請參考頁面底部的相關內容推薦。

3. 功率硬件在環仿真平臺

傳統的小功率實物系統搭建和測試的方式，在其對象的真實與可靠性上有一定優勢。但在微網系統的研究中，這種研究方式造價很高，不利于更改系統的拓撲，使用時存在安全隱患以及各種故障風險，在短路等故障試驗的測試上也存在使用的困難。而純數字微電網仿真系統雖然搭建方便，拓撲修改靈活，性能強大，但是對于微電網中包含的各個部分的仿真均比較理想化。功率硬件在環則兼顧了實際硬件系統和仿真系統兩者的優點，在功率硬件在環仿真平臺中，微網實時仿真器通過功率放大器，與實際硬件相連接構成閉環。

在功率硬件在環中，要接入的功率硬件部分建模為受控的電壓源。首先通過實時仿真器模擬計算并發出的電壓信號，通過功率放大器之后，轉化為對應的功率信號，可以直接驅動實際系統中的硬件，如風電、光伏等。然后實際運行系統的電流信號通過數據采集的方式反饋給實時仿真器中的微網模型，構成信號的閉環。這樣的系統能結合真實物理裝置測試結果可靠，與實時仿真系統使用靈活、方便的特點。系統架構如下所示：

該平臺適用于真實微網控制、運行、測試、實驗教學等多方面的內容，詳細案例介紹請參考頁面底部的相關內容推薦。