利用C-HIL提升电池储能系统（BESS）的性能和可靠性仿真

公司

NHOA Energy是能源存储系统供应领域的全球领导者，致力于让绿色能源既可靠又具竞争力。该公司业务遍及五大洲，目前已有总容量超过 2.6 GWh 的系统投入运行或处于建设后期阶段，专门为大型工业应用开发、制造和交付电池储能系统（BESS）。

其产品体系的核心是NHEXUS——一个将转换、控制和能源管理系统无缝集成的即插即用平台。NHEXUS专为性能、可靠性和成本效益而设计，可提供针对电网运营商、公用事业公司及能源开发商不断变化的需求量身定制的优化储能解决方案。

挑战

• 复杂的多设备协调：BESS控制系统涉及多个被测设备（DUT），包括工厂控制器、分布式电源岛控制器和PCS控制板，这需要在硬件接口和通信延迟方面进行精确的调试和优化。
• 调试风险：在现场验收测试（SAT）之前预测系统性能，对于降低风险并加快部署进度至关重要。
• 部署后管理：交付完成后，处理变更请求、排查故障以及支持运维任务（例如高压开关操作）都需要一个安全且具有代表性的测试环境。
• 电网规范符合性：在各种市场和电网条件下（包括单相、三相及相间故障）验证性能，需要高保真、实时的仿真 功能。

OPAL-RT 解决方案

NHOA Energy 实施了一套全面的 C-HIL 架构，旨在在整个项目生命周期内最大限度地提高仿真 的准确性和保真度：

• 硬件：旗舰级 OPAL-RTOP5707XG实时仿真器作为核心平台，以超高的时间分辨率对电网和电力系统进行建模。
• 软件： eHS（基于FPGA的电力电子工具箱）求解器可运行BESS功率模型——包括直流/交流转换、变压器损耗、辅助负载以及戴维南等效电网模型——并配备专用I/O接口，可直接与PCS控制板集成。
• 控制硬件集成：所有相关的电池储能系统（BESS）控制硬件均与仿真器进行了物理连接，包括NHOA电厂控制器（PPC）、PEMS电池（Power Island分布式控制器）、PCS控制板以及电能表。
• SCADA 接口：RT-Lab 中基于 Simulink 开发的定制化 SCADA 系统，可对仿真 参数进行实时控制，与被测设备（DUT）进行基于 TCP 的通信，并在各种市场和电网故障条件下执行标准化的自动化测试流程。
• 电网故障仿真 ：一款可配置的电网故障模拟器，能够模拟各种故障类型并调节短路阻抗，从而验证系统在极端情况下的响应。

成果

OPAL-RT C-HIL 解决方案彻底改变了 NHOA Energy 在所有项目阶段的工程工作流程：

• 加速开发：在物理部署之前，便能在安全的模拟环境中及早发现问题、优化硬件接口并微调系统参数。
• 降低风险的调试：C-HIL仿真可在系统接受现场测试（SAT）前准确预测系统性能，从而显著降低现场风险并加快调试进程。
• 高保真验证：SAT后将实际工厂数据与仿真 的输出结果进行对比，证实了该框架在瞬态和稳态条件下均具有较高的准确性。
• 售后服务的数字孪生：C-HIL（仿真 ）作为已交付工厂的数字孪生，可实现更新的安全测试、故障排查以及对运维工作的支持。
• 全功率包络测试：自动化测试程序将系统推至其功率能力的极限，在预定义的有功/无功功率设定点下验证系统的整体性能。

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