CN112859645A - 一种综合能源系统性能测试平台 - Google Patents
一种综合能源系统性能测试平台 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112859645A CN112859645A CN202110141181.XA CN202110141181A CN112859645A CN 112859645 A CN112859645 A CN 112859645A CN 202110141181 A CN202110141181 A CN 202110141181A CN 112859645 A CN112859645 A CN 112859645A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- energy
- real
- simulation model
- energy system
- comprehensive energy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000011056 performance test Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 64
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 7
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 claims description 5
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims description 5
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B17/00—Systems involving the use of models or simulators of said systems
- G05B17/02—Systems involving the use of models or simulators of said systems electric
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
Abstract
本发明属于综合能源实时仿真及系统测试技术领域，提供了一种综合能源系统性能测试平台。在性能测试平台的实时仿真器中搭建形成具备工程试验精度的能源设备实时仿真模型库、系统级实时仿真模型。利用实时仿真器的模拟及数字量接口卡和工业通信接口卡提供的接口，接入综合能源系统的多能流集中控制器。基于综合能源系统性能测试平台，配置修改综合能源系统的运行工况参数，开展综合能源系统规划设计及性能试验测试，检测综合能源系统经济运行参数、能效提升指标、能耗降低指标是否满足设计或试验预期，并进行优化。通过综合能源系统性能测试平台上开展的系列测试，最终达到加快综合能源系统的规划设计，并完成适配的最优多能流调度策略的设计及测试和优化，加快综合能源系统的设计实施的目的。
Description
技术领域
本发明属于综合能源实时仿真及系统测试技术领域，涉及一种综合能源系统性能测试平台。
背景技术
综合能源系统是一个混合的供能系统，涉及电网、冷热网等，通常包括发电、蓄能、用能三部分的能源设备，如风电机组、光伏组件、储能、冷热电三联供系统、蓄热装置、地源热泵、用电负荷、冷热负荷等。
综合能源系统通过多能流集中控制器控制实现多种能源的梯级高效利用，可以有效提升能源的利用效率，通过能效算法的应用，可以进一步降低系统能耗，具有广阔的市场应用前景。然而不同的系统初步规划、用电负荷、冷热负荷、自然资源情况、电价及气价情况，导致多能流集中控制器的控制策略必须因地制宜地进行优化才能实现系统运行的经济性和最优的能效提升和最佳的能耗降低。
综合能源系统的规划设计和性能仿真对评估综合能源系统实际运行的经济性、能效提升、能耗降低情况密切相关。通过搭建一种综合能源系统性能测试平台，开展综合能源系统规划设计评估和系统控制性能评估测试显得尤为必要。
发明内容
本发明的目的是结合当前综合能源系统实时仿真及系统测试的现状，基于实时仿真建模以及测试优化技术，搭建综合能源系统性能测试平台。在性能测试平台的实时仿真器中搭建形成具备工程试验精度的能源设备实时仿真模型库、系统级实时仿真模型，利用实时仿真器的模拟及数字量接口卡和工业通信接口卡提供的接口，接入综合能源系统的多能流集中控制器。基于综合能源系统性能测试平台，配置修改综合能源系统的运行工况参数，开展综合能源系统规划设计及性能试验测试，检测综合能源系统经济运行参数、能效提升指标、能耗降低指标是否满足设计或试验预期，并进行优化。
为此，本发明采取如下技术方案：
一种综合能源系统性能测试平台，包括实时仿真器、模拟及数字量接口卡、工业通信接口卡、能源设备实时仿真模型库、系统级实时仿真模型、多能流集中控制器；所述模拟及数字量接口卡、工业通信接口卡、能源设备实时仿真模型库、系统级实时仿真模型位于实时仿真器内，所述多能流集中控制器通过模拟及数字量接口卡和工业通信接口卡与实时仿真器相连。多能流集中控制器是综合能源系统的能管中枢，负责完成多种能源类型的能源设备的集中调度。
进一步的，所述能源设备实时仿真模型库至少包括由风电机组、光伏组件、储能系统、冷热电三联供系统、蓄热装置、地源热泵、用电负荷、冷热负荷、变压器的仿真模型的一种或多种构成；所述系统级实时仿真模型是由所述仿真模型进行组合构成。
进一步的，所述仿真模型采用机理建模、外特性曲线建模、受控电压/电流源的任一种建模方法搭建；搭建所需的参数包括但不限于电压、功率、制冷/制热参数、容量、实际产品特性曲线。实际产品特性曲线包括：负载特性曲线、外特性曲线、调节特性曲线等。
进一步的，所述仿真模型校核的方法是将各种仿真模型仿真输出的产品特性曲线与实际设备的产品特性曲线进行对比，当误差在一定范围内表明能源设备实时仿真模型通过校核且具备工程试验精度，当不满足误差要求时，需要调优模型参数直到满足误差要求。
进一步的，对所述仿真模型采用模块子功能封装的方法完成封装，只将仿真模型的输入及输出参数开放给用户，方便用户快速配置模型并进行应用。
进一步的，所述仿真模型包括与之配套的控制模型，所述控制模型是仿真模型的控制中枢，实时跟踪控制调度所述仿真模型。
首先，采用机理建模、外特性曲线建模、受控电压/电流源建模方法，在实时仿真器中搭建综合能源系统常涉及到的能源设备的经过校核且具备工程试验精度并已完成模型功能封装的包括配套控制模型的实时仿真模型，并形成实时仿真模型库，所涉及的能源设备主要包括：风电机组、光伏组件、储能、冷热电三联供系统、蓄热装置、地源热泵、用电负荷、冷热负荷、变压器。
其次，基于上述能源设备实时仿真模型库，根据拟开展系统规划设计或性能试验的综合能源系统所包含的能源设备种类及数量、能源设备容量/功率/电压/制冷/制热/功耗/能耗等特性参数、能源设备之间的电气连接拓扑，从实时仿真器的能源设备实时仿真模型库中选取并配置相同能源设备种类和数量、能源设备特性参数，并依照相同的电气连接拓扑进行连接，搭建形成综合能源系统的系统级实时仿真模型。
然后，通过实时仿真器提供的模拟及数字量接口卡和工业通信接口卡，将多能流集中控制器接入实时仿真器，形成控制系统硬件在环的综合能源系统性能测试平台。
实时仿真器的模拟及数字量接口卡主要提供AI/AO/DI/DO接口，AI/AO接口信号范围是典型的-10V~10V的模拟量信号，DI/DO接口支持0~24V的数字量信号。
实时仿真器的工业通信接口卡支持工业以及电力系统常用协议，包括但不限于Modbus TCP/104协议等。通过工业通信接口卡提供的通信接口，实时仿真器将综合能源系统级实时仿真模型运行的状态参数，包括但不限于电网及发电设备电压/电流/功率、冷热网能源设备功率/能效COP参数、用电负荷及冷热负荷大小等，通信下发给多能流集中控制器，由多能流控制器根据综合能源系统运行状态参数进行多能流的最优调度控制。
最后，基于综合能源系统性能测试平台，结合系统规划设计及性能试验需求，配置修改系统级实时仿真模型中综合能源系统的运行工况参数，包括但不限于用电负荷/冷热负荷曲线数据、能源设备容量配比参数，模拟综合能源系统的各种运行工况，开展不同工况下，不同多能流调度策略下综合能源系统能效提高及能耗减少效果对比测试，至少输出综合能源系统经济运行参数、能效提升指标、能耗降低指标。基于经济运行参数、能效提升指标、能耗降低指标，综合对比评估最优的系统配置方案与多能流集中控制策略，确定效果最优的多能流调度策略，从而完成多能流集中控制器的多能流调度策略的测试、改进及优化，为多能流集中控制器在实际的综合能源系统中发挥良好的能效提升及能耗降低效果提供测试条件。
本发明的有益效果如下：
本发明基于综合能源系统性能测试平台，通过改变系统级实时仿真模型中的能源设备容量配比等系统规划涉及参数可以开展综合能源系统规划设计测试，通过在系统级实时仿真模型中模拟复杂工况，可以开展不同多能流调度策略的对比测试，加快综合能源系统的规划设计，并完成适配的最优多能流调度策略的设计及测试和优化，加快综合能源系统的设计及实施。
附图说明
图1为典型的综合能源系统拓扑结构图。
图2为综合能源系统性能测试平台示意图。
图3为综合能源系统性能测试平台测试流程图。
具体实施方式
典型的综合能源系统是一个混合的供能网络，涉及电网、冷热网等，通常包括发电、蓄能、用能三部分的能源设备，如风电机组、光伏组件、储能、冷热电三联供系统、蓄热装置、地源热泵、用电负荷、冷热负荷等，因此典型的综合能源系统拓扑如图1所示。多能流集中控制器是综合能源系统的能管中枢，负责完成多种能源类型的能源设备的集中调度，将能源设备的设定工况运行参数下发到具体的能源设备控制器，进而达到在满足用电负荷/冷热负荷需求情况下的综合能源系统多能流最优调度控制。
在综合能源系统性能测试平台上，根据涉及的具体能源设备种类以及实际的综合能源系统供能网络拓扑，在实时仿真器中搭建并完善综合能源系统级的实时仿真模型。通过实时仿真器模拟及数字量接口卡提供的AI/AO/DI/DO接口、工业通信接口卡连接多能流集中控制器，形成控制系统硬件在环性能测试平台环境，如图2所示。
在控制系统硬件在环性能测试平台环境下，根据如下测试步骤便可以开展性能测试，如图3所示。
首先，在综合能源系统性能测试平台中配置修改系统级实时仿真模型中综合能源系统的运行工况参数，如用电负荷/冷热负荷曲线数据、能源设备容量配比参数，模拟综合能源系统的各种运行工况参数，开展不同工况下，不同多能流调度策略下综合能源系统能效提高及能耗减少效果对比测试。
然后，测试输出综合能源系统经济运行参数、能效提升指标、能耗降低指标等，并基于经济运行参数、能效提升指标、能耗降低指标。
最后，综合对比评估最优的系统配置方案与多能流集中控制策略，确定效果最优的多能流调度策略，完成多能流集中控制器的多能流调度策略的测试、改进及优化，为多能流集中控制器在实际的综合能源系统中发挥良好的能效提升及能耗降低效果提供测试条件。
通过综合能源系统性能测试平台上开展的系列测试，最终达到加快综合能源系统的规划设计，并完成适配的最优多能流调度策略的设计及测试和优化，加快综合能源系统的设计实施的目的。
Claims (8)
1.一种综合能源系统性能测试平台，其特征在于：包括实时仿真器、模拟及数字量接口卡、工业通信接口卡、能源设备实时仿真模型库、系统级实时仿真模型、多能流集中控制器；所述模拟及数字量接口卡、工业通信接口卡、能源设备实时仿真模型库、系统级实时仿真模型位于实时仿真器内，所述多能流集中控制器通过模拟及数字量接口卡和工业通信接口卡与实时仿真器相连。
2.根据权利要求1所述的一种综合能源系统性能测试平台，其特征在于：所述能源设备实时仿真模型库至少包括由风电机组、光伏组件、储能系统、冷热电三联供系统、蓄热装置、地源热泵、用电负荷、冷热负荷、变压器的仿真模型的一种或多种构成；所述系统级实时仿真模型是由所述仿真模型进行组合构成。
3.根据权利要求2所述的一种综合能源系统性能测试平台，其特征在于：所述仿真模型采用机理建模、外特性曲线建模、受控电压/电流源的任一种建模方法搭建；搭建所需的参数包括但不限于电压、功率、制冷/制热参数、容量、实际产品特性曲线。
4.根据权利要求2所述的一种综合能源系统性能测试平台，其特征在于：所述仿真模型校核的方法是将各种仿真模型仿真输出的产品特性曲线与实际设备的产品特性曲线进行对比，当误差在一定范围内表明能源设备实时仿真模型通过校核且具备工程试验精度，当不满足误差要求时，需要调优模型参数直到满足误差要求。
5.根据权利要求2所述的一种综合能源系统性能测试平台，其特征在于：对所述仿真模型采用模块子功能封装的方法完成封装，只将仿真模型的输入及输出参数开放给用户，方便用户快速配置模型并进行应用。
6.根据权利要求2所述的一种综合能源系统性能测试平台，其特征在于：所述仿真模型包括与之配套的控制模型，所述控制模型是仿真模型的控制中枢，实时跟踪控制调度所述仿真模型。
7.根据权利要求2所述的一种综合能源系统性能测试平台，其特征在于，所述系统级实时仿真模型的搭建方法包括：
1）确定拟开展系统规划设计或性能试验的综合能源系统所包含的能源设备种类及数量、能源设备容量/功率/电压/制冷/制热/功耗/能耗特性参数、能源设备之间的电气连接拓扑；
2）从实时仿真器的能源设备实时仿真模型库中选取并配置相同能源设备种类和数量、能源设备特性参数；
3）依照相同的电气连接拓扑进行连接搭建形成综合能源系统的系统级实时仿真模型。
8.根据权利要求1-7所述的任一一种综合能源系统性能测试平台，其特征在于，所述测试平台具体操作步骤如下：
首先，基于系统规划设计及性能试验需求，配置修改综合能源系统的运行工况参数，包括但不限于用电负荷/冷热负荷曲线数据、能源设备容量配比参数；
然后，开展多组不同能源设备组合的配置参数、不同多能流集中控制策略下的综合能源系统性能试验，至少输出综合能源系统经济运行参数、能效提升指标、能耗降低指标；
最后，基于经济运行参数、能效提升指标、能耗降低指标，综合对比评估最优的系统配置方案与多能流集中控制策略，完成综合能源系统的最优规划以及适配的最优多能流调度策略的设计，完成综合能源系统的性能测试。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110141181.XA CN112859645A (zh) | 2021-02-02 | 2021-02-02 | 一种综合能源系统性能测试平台 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110141181.XA CN112859645A (zh) | 2021-02-02 | 2021-02-02 | 一种综合能源系统性能测试平台 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112859645A true CN112859645A (zh) | 2021-05-28 |
Family
ID=75986168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110141181.XA Pending CN112859645A (zh) | 2021-02-02 | 2021-02-02 | 一种综合能源系统性能测试平台 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112859645A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113393107A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-09-14 | 东方电气集团科学技术研究院有限公司 | 一种面向发电设备状态参量参考值的增量式计算方法 |
| CN113916282A (zh) * | 2021-09-07 | 2022-01-11 | 华电电力科学研究院有限公司 | 一种自适应的综合能源系统评估方法和装置 |
| CN115903549A (zh) * | 2023-01-06 | 2023-04-04 | 国网浙江省电力有限公司金华供电公司 | 基于TwinCAT3的综合能源系统的调度策略筛选方法及装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104533821A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-22 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 一种压气机控制方法 |
| CN105512388A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-04-20 | 河北省电力建设调整试验所 | 一种基于labview的亚临界火电机组增强激励仿真建模方法 |
| US20190147763A1 (en) * | 2013-01-03 | 2019-05-16 | Smarten Llc | Mobile Computing Weight, Diet, Nutrition, and Exercise Management System With Enhanced Feedback and Goal Achieving Functionality |
| CN111008468A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-14 | 上海科梁信息工程股份有限公司 | 综合能源能量管理系统的测试方法及其测试系统 |
| CN112100870A (zh) * | 2020-11-18 | 2020-12-18 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种综合能源系统的动态仿真系统和方法 |
-
2021
- 2021-02-02 CN CN202110141181.XA patent/CN112859645A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190147763A1 (en) * | 2013-01-03 | 2019-05-16 | Smarten Llc | Mobile Computing Weight, Diet, Nutrition, and Exercise Management System With Enhanced Feedback and Goal Achieving Functionality |
| CN104533821A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-22 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 一种压气机控制方法 |
| CN105512388A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-04-20 | 河北省电力建设调整试验所 | 一种基于labview的亚临界火电机组增强激励仿真建模方法 |
| CN111008468A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-14 | 上海科梁信息工程股份有限公司 | 综合能源能量管理系统的测试方法及其测试系统 |
| CN112100870A (zh) * | 2020-11-18 | 2020-12-18 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种综合能源系统的动态仿真系统和方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113393107A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-09-14 | 东方电气集团科学技术研究院有限公司 | 一种面向发电设备状态参量参考值的增量式计算方法 |
| CN113393107B (zh) * | 2021-06-07 | 2022-08-12 | 东方电气集团科学技术研究院有限公司 | 一种面向发电设备状态参量参考值的增量式计算方法 |
| CN113916282A (zh) * | 2021-09-07 | 2022-01-11 | 华电电力科学研究院有限公司 | 一种自适应的综合能源系统评估方法和装置 |
| CN115903549A (zh) * | 2023-01-06 | 2023-04-04 | 国网浙江省电力有限公司金华供电公司 | 基于TwinCAT3的综合能源系统的调度策略筛选方法及装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112859645A (zh) | 一种综合能源系统性能测试平台 | |
| CN107359617B (zh) | 一种包含微网群的主动配电网源-网-荷协调控制系统 | |
| CN111008468B (zh) | 综合能源能量管理系统的测试方法及其测试系统 | |
| CN106650072B (zh) | 一种基于半实物仿真的虚拟同发电机并网检测系统及方法 | |
| CN103454928B (zh) | 基于电网调控一体模式的无功电压控制仿真系统及其方法 | |
| CN107390547B (zh) | 一种包含微网群的主动配电网性能测试方法 | |
| CN110286606B (zh) | 一种基于半实物仿真的综合能源微电网控制实验系统 | |
| CN104298127B (zh) | 基于rt‑lab的微电网半数字半实物实时仿真系统 | |
| CN110460076A (zh) | 电网侧储能监控agc控制系统的自动检测系统及方法 | |
| Li et al. | A large-scale testbed as a virtual power grid: For closed-loop controls in research and testing | |
| KR20120137612A (ko) | 조류 계산을 이용한 배전 계통의 최적화 시스템 및 그 방법 | |
| CN112260322B (zh) | 源网荷储仿真平台、方法及系统 | |
| CN106527182A (zh) | 基于rtds的含多类型高渗透新能源电网安稳试验系统及方法 | |
| CN108873733A (zh) | 电力信息物理系统中信息预想事故影响的分析方法 | |
| CN101867192B (zh) | 无功补偿控制仿真试验系统 | |
| CN107832873A (zh) | 基于双层母线式结构的综合能源系统优化规划方法及装置 | |
| CN101893891B (zh) | 风力发电机控制系统实验室测试系统 | |
| CN201804271U (zh) | 风力发电机控制系统实验室测试系统 | |
| AU2023202335A1 (en) | HiL testing platform for photovoltaic power station, and PPC performance testing method | |
| Gusain et al. | Energy flexibility analysis using fmuworld | |
| CN104698859A (zh) | 分布式能源发电实验系统 | |
| CN112783002A (zh) | 一种直流配电网数模混合仿真方法和系统 | |
| Marten et al. | Real-time simulation of Distributed Generators, for testing a Virtual Power Plant software | |
| CN112201107A (zh) | 一种基于电力物联网的反窃电仿真操作平台 | |
| CN110571797A (zh) | 一种基于实时仿真器的配电网电能质量多目标综合治理成套装置控制实证平台 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210528 |