电气化

MATLAB 和 Simulink 在可再生能源和储能中的应用

可再生能源系统控制的建模、分析和设计

可再生能源

风电场和太阳能电场等可再生能源系统发展迅速,在总发电量中所占份额越来越大。可再生能源系统的可变电力供应以及平衡发电和需求的需要给可再生能源和储存系统的设计和测试带来了一定的复杂性。

使用 MATLAB、Simulink 和 Simscape,工程师能够进行可再生能源系统架构建模,执行电网规模的集成研究,以及开发可再生能源和储能系统的控制功能。


开发风电场和太阳能电场架构

SimulinkSimscape Electrical 提供预置的参数化电气组件和电气系统模型库,可帮助您快速开发可再生能源系统架构。您可以:

  • 进行可再生能源(如风力发电机和光伏阵列)建模
  • 在您的设计中包括储能组件,如氢系统、超级电容器和电池
  • 通过运行桌面仿真研究可再生能源系统的稳态和动态响应
  • 探索系统配置,找到发电和储能的最佳系统设计

“准确的建模不仅对于规划投资至关重要,对于检测可能导致停机的情况也同样如此。使用 MathWorks 工具,我们可以在环境中进行电力电子、机械和控制系统仿真,而且模型的响应与我们现场使用的涡轮完全一样。”

尝试示例


执行电网规模的集成研究

使用 Simscape Electrical,您可以将可再生能源系统模型与电网模型相集成,以针对电网测试您的电力管理策略,并确保其符合不同电网规范。您可以:

  • 跨不同系统架构以可重复方式建立运营场景
  • 建模和并行运行多个运营场景
  • 重播现场数据,如电压阶跃测试或电网事件,以便将模型与测量值进行比较
  • 更改仿真模型的保真度,以评估从毫秒到年的不同时间刻度的场景
  • 根据电网规范(如 IEEE 1547 和 NERC PRC-024)评估电压和频率性能以执行合规性检查
根据电网规范检查风电场的 Simulink 模型的合规性,右边显示了输出电压和电流特性。

尝试示例


设计可再生能源和储能系统的控制系统

使用 Simulink 和 Simscape,您可以设计用于电压和电流调节、频率稳定和最大功率点追踪 (MPPT) 的控制策略,并测试可再生能源系统及其储能系统的控制功能。

  • 仿真有功/无功功率响应并实现保护机制
  • 分析电能质量问题,并通过使用带相位平衡或有源滤波器的转换器来缓解这些问题
  • 使用 Simulink Design Verifier 在流程早期识别设计错误,使用 Simulink Test 为控制功能创建测试用例,并使用 Simulink Coverage 检查测试覆盖率
  • 从 Simulink 模型为控制器生成无缺陷、优化的 C 代码
  • 为被控对象生成代码,并在正常和故障工况下通过硬件在环 (HIL) 测试对控制算法执行实时测试

“借助基于模型的设计,我们可以比传统方法更快地原型化和测试我们算法的早期版本。在几个小时内,我们就可以创建一个具有全部功能的原型。如果没有 Simulink 和代码生成,这将需要几天时间。”

尝试示例