[發明專利]一種儲能系統的實時仿真方法、裝置、介質及設備

在審

• 申請號: 202111352013.1
• 申請日: 2021-11-16
• 公開（公告）號: CN114169145A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 陳滿;龔文明;李勇琦;胡振愷;彭鵬;雷博;周月賓
• 申請（專利權）人: 南方電網調峰調頻發電有限公司;南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H02J7/06;H02M1/088;H02M7/219;H02M1/00;G06F113/04
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 麥小嬋;郝傳鑫

本發明公開了一種儲能系統的實時仿真方法，包括，根據儲能系統的拓撲結構，構建儲能系統的仿真模型，以開始電磁暫態仿真計算；其中，仿真模型包括橋臂等效電路和級聯H橋模塊等效電路；根據預設的充放電特性曲線獲取每一儲能電池的等效電容；更新每一級聯H橋模塊的電力電子開關狀態，以獲取每一橋臂等效電路的橋臂電壓；根據每一橋臂等效電路的橋臂電壓，獲取當前時刻的每一橋臂等效電路的橋臂電流；根據等效電容，獲取當前時刻的每一級聯H橋模塊等效電路的電容電壓；判斷當前時刻的仿真時長是否達到預設的時長閾值，若是，則輸出仿真結果。采用本發明實施例能夠準確地模擬儲能系統在各種工況下的動態特性，從而完成儲能系統的半實物仿真試驗。

技術領域

本發明涉及電力技術領域，尤其涉及一種儲能系統的實時仿真方法、裝置、介質及設備。

背景技術

隨著新型電力系統的發展，并網儲能系統應用越來越廣泛，并承擔起越來越重要的作用。由于單個電池的容量與電壓有限，為了提高儲能系統單機容量并改善電能質量，往往需要發展多電平儲能系統，其中一種重要的結構為基于級聯H橋(cascaded H bridge，CHB)變流器與儲能電池。級聯H橋具有高度模塊化、輸出特性優良、電壓擴展方便等優點，因而可以應用于高電壓、大容量的儲能系統。隨著系統電壓、容量的增加，儲能系統也愈加復雜，為了保障儲能系統運行的可靠性，有必要在設計和調試階段，利用數字實時仿真系統對儲能系統進行充分的半實物仿真測試，以驗證相關功能與性能達到設計要求，其中，儲能系統的數字實時仿真模型是整個仿真系統的關鍵部分。

目前尚無于高電壓、大容量儲能系統的專用實時仿真模型，無法完成基于級聯H橋變流器與儲能電池的儲能系統的半實物仿真試驗。

發明內容

本發明實施例的目的是提供一種儲能系統的實時仿真方法、裝置、介質及設備，能夠準確地模擬基于級聯H橋變流器與儲能電池的儲能系統在各種工況下的動態特性，從而完成儲能系統的半實物仿真試驗，同時保障系統運行的可靠性。

為實現上述目的，本發明實施例提供了一種儲能系統的實時仿真方法，包括：

根據儲能系統的拓撲結構，構建所述儲能系統的仿真模型，以開始所述儲能系統的電磁暫態仿真計算；其中，所述仿真模型包括橋臂等效電路和級聯H橋模塊等效電路；

根據預設的充放電特性曲線獲取每一儲能電池的等效電容；

更新每一級聯H橋模塊的電力電子開關狀態，以獲取每一所述橋臂等效電路的橋臂電壓；

根據每一所述橋臂等效電路的橋臂電壓，獲取當前時刻的每一所述橋臂等效電路的橋臂電流；

根據所述等效電容，獲取當前時刻的每一所述級聯H橋模塊等效電路的電容電壓；

判斷當前時刻的仿真時長是否達到預設的時長閾值，若是，則輸出仿真結果，并結束仿真；若否，則將當前時刻的仿真時長增加一個預設的仿真步長，以繼續所述儲能系統的電磁暫態仿真計算。

作為上述方案的改進，每一所述橋臂等效電路包括一電壓源和與所述電壓源串聯的一電感，每一所述級聯H橋模塊等效電路包括一電流源和與所述電流源并聯的一電容。

作為上述方案的改進，所述根據預設的充放電特性曲線獲取每一儲能電池的等效電容，包括：

根據下式計算每一儲能電池的等效電容：

其中，Q_N為儲能電池的額定容量，dSOC為儲能電池的荷電狀態變化量，dU為電壓變化量。

作為上述方案的改進，所述更新每一級聯H橋模塊的電力電子開關的狀態，以獲取每一所述橋臂等效電路的橋臂電壓，包括：

根據仿真輸入的開關控制信號，更新每一級聯H橋模塊的電力電子開關狀態；