电气工程师研究所为电源系统仿真开发基准模型

挑战

为日本跨日本构建标准化平台,以设计和模拟电力系统控制器

解决方案

使用MATLAB和SIMULI金宝appNK来分析电力系统数据,开发发电和控制系统的型号,并运行模拟以评估控制设计

结果

  • 模型开发时间缩短
  • 改进的频率控制方法开发
  • 目标控制器评估

“我们对各组大学,电力公司,行业领导者进行了调查,设想成为AGC30模型的用户。当被问及他们的仿真的首选环境时,绝大多数回应它是Matlab和Simulink。“金宝app

横滨国立大学塔安泉博士

与传统发电厂不同,该电厂提供稳定的动力,风力涡轮机和太阳能电池板,以全天波动的水平提供电力。当从可再生能量的电力集成到更大的电气系统中时,整个电源变化会导致频率波动,使得难以保持稳定的电源。

为了平衡电力的频率和供应,研究机构和电力公司通常使用专有模型来模拟控制方法和供需方案。电气工程师研究所成立了一家领先的日本大学,电力公司和重型电机制造商的研究小组委员会为进行经济技术研究提供共同的基础。本委员会开发了AGC30,基于MATLAB的电力仿真和控制设计共享平台®和模拟金宝app®

“在过去,每个研究机构都准备了自己的模式,”横滨国立大学副教授副教授兼委员会成员组织博士说。“AGC30将这些模型集成到基于共享的基础基础架构中,使我们能够客观地比较控制结果并交换新开金宝app发的控制块。”

挑战

委员会的20多个组织分为两组工作组。首先由横滨国立大学领导,在委员会成员之间进行了需求评估调查,以帮助选择建模和仿真环境。选择标准包括会员组织如何广泛使用特定环境以及如何在该环境中创建,修改和共享电源系统模型。该工作组还负责收集和分析历史电力供应和需求数据,包括时间序列的太阳能和风力发电数据,将在电力系统模型中使用。

第二个工作组开发了AGC30模型,包括多个控制器和30个发电组件。鉴于项目的严格时间表 - 必须在两年内完成 - 本集团需要专注于建立模型而不是开发和调试求解器,以确保准确的模拟。

解决方案

委员会工作组使用MATLAB和Simulink来开发AGC30模型并运行模拟以评估和验证控金宝app制器实现。

在Matlab中,研究人员分析了日本10个地区的来自太阳能发电厂的观察到数据,以识别电力输出中的天气相关波动。它们将该数据分析的结果纳入了基于24小时观察时间序列数据的模拟估计的太阳能和风力输出的模拟块。金宝app金宝app基于测量的时间序列加载数据开发了电力需求的Simulink模型。

它们基于来自发布研究的数学模型为LNG和其他传统发电系统建造了模型。

它们设计了两个主要控制模块:负载频率控制(LFC)组件和经济负载调度(ELD)控制组件。

对于LFC,它们通过基于电力流量数据将输出控制命令中继到金宝appAGC30模型中的各种发电组件中继到各种发电组件,创建了一种Simulink块,该模拟块通过将输出控制命令中继到AGC30模型中的各种发电组件。

对于ELD,他们写了一个MATLAB脚本,基于需求和可再生能源供应的短期预测,并将其纳入AGC30模型中优化发电成本。

研究人员使用完整的AGC30模型来运行广泛的模拟,例如与可再生能源配电,频率控制方法评估和电池存储附加的可行性评估相关的模拟。

它们使用MATLAB分析和可视化模拟结果,该结果通常包括在0.1-第二间隔的三小时内的每个发电机的频率和输出。

IEEJ发布了AGC30模型的CD-ROM,以及可通过研究人员和工程师购买的四种使用场景的样本数据,使那些不参与原始项目的仿真和研究。

结果

  • 模型开发时间缩短。“使用Simu金宝applink而不是通过C ++等语言编程我们自己的求解器,使我们能够彻底减少发展时间并提高研究人员的效率,”Tsuji博士说。“金宝appSimulink使研究人员简单地改变或增强了正在模拟的电力系统的模型 - 这是另一个主要优势。”
  • 改进的频率控制方法开发。“一群硕士和博士。学生使用AGC模型在Simulink中开发一个新的惯性响应控制块,“Tsuji博士说。金宝app“他们测试了该控制方法并确定它有助于频率优化;例如,当涡轮机的电源输出增加时,同时减小转速以防止频率掉落。“
  • 目标控制器评估已启用。“过去,我们很难客观地评估新的控制算法,”Tsuji博士。“通过在Simulink上标准化并使用AG金宝appC30模型作为基准,我们能够消除主观性;提供目的,对新控制器的定量评估;并进行技术和经济研究。“

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