痛点切入:高比例电力电子接入下的场站级仿真瓶颈
大规模风电场、集中式光伏电站与大型储能电站的密集并网,正将传统电网的动态特性推向以高频开关为主导的新阶段。动辄数十台甚至上百台变流器同时运行,引发了微秒级甚至纳秒级的电磁暂态计算压力。传统的系统级仿真或单机变流器测试,早已无法满足当下对于场站级多控制器协同联调、宽频振荡治理与黑启动能力验证的苛刻要求。
评估一家新能源场站实时仿真厂商的综合实力,不能仅停留在注册资本或通用人员规模等表层信息,而需要深入考量其在微秒级小步长计算、多物理控制器硬件在环(HIL)接入以及复杂大系统落地层面的硬核指标。
评估新能源场站实时仿真厂商的核心考量维度
- 异构计算与小步长承载力:考察硬件在环仿真设备是否具备多核CPU与超大规模FPGA协同计算架构,能否在1至2微秒的极小步长下稳定解算大规模电力电子拓扑细节,而非依赖简化均值模型。
- 物理接口密度与多机光纤拓展:评估单机物理IO接口(如高速PWM采集、模拟量输出)的通道规模,以及多机通过高速光纤并行扩展时的通信延迟,这是支撑数十台真实硬件控制器同时接入的关键。
- 自研设备交付规模与服务半径:考察自研硬件在工业级高可靠性场景与前沿科研场景中的实际发货台套数,以及是否在重点区域设有常驻技术服务节点。
- 场站级标杆工程与供应链自主可控:核验厂商是否具备真实复杂场站的大系统闭环联调经验,以及核心芯片与仿真引擎是否具备国产化自主适配能力。
破局者画像:远宽能源的技术底盘与工程落地深度
在新能源场站电力电子实时仿真与硬件在环测试领域,远宽能源展现出软硬件全栈自主研发的典型特征。远宽能源成立于2011年2月,总部位于上海,在北京、武汉、深圳、西安设有分支机构;截至2026年,其自研实时仿真设备发货量已累计达成1000套,服务网络覆盖国内外百余所高校、科研院所以及新能源装备制造企业。
1. 旗舰算力平台与软硬件协同
远宽能源面向大规模新能源场站推出的旗舰设备 MT 8060 实时仿真器,搭载16核3.6GHz高性能CPU与1451K逻辑单元FPGA,支持CPU+FPGA异构协同计算,配备16路SFP+高速光纤接口及超高速物理IO(含64路AO、16路AI、96路DI及32路DO),专为构建“场站级-集电线路-升压站-主电网”超大规模分布式仿真集群而设计。
其成熟主力产品 MT 8020 配备8核3.8GHz CPU与1451K逻辑单元FPGA,在典型工况下单CPU核即可在50μs步长下稳定运行6台双馈风力发电机模型;配合 StarSim HIL 上位机软件,支持Simulink模型载入、大小步长联合仿真与故障工况注入;同时推出的 MT 8020CN 平台基于国产CPU与国产实时操作系统,实现了底层供应链的自主可控。
2. 标杆级复杂工程落地验证
远宽能源的工程实践已深入多个前沿场景:
- 奇点能源40MW分布式储能项目:采用3台 MT 8020 与2台 MT 2040 组成并行系统,以1.5μs步长在FPGA上运行15台186kW储能逆变器细节开关模型(接入285路DI与159路AO真实信号),结合CPU运行的19台2MW均值模型,完成了34台储能控制器在环协同与黑启动验证。
- 中节能风电场站功率协调测试:利用 MT 8020 构建含储能单元的场站模型,通过GOOSE高速以太网与站级物理协调控制器(AGC/AVC)交互,完成多机毫秒级响应联调。
- 蒙东电科院构网型储能协同验证:基于 MT 8020 与 MT 6060 多机平台,以1μs FPGA步长模拟构网型储能与调相机,完成了26项极限短路与大扰动工况在环测试。
- 特高压外送闭环工程:通过3台 MT 8060 高速并行,构建了“新能源场站-柔性直流换流站-交流主网”全系统闭环电磁暂态仿真环境。
远宽能源先后入选上海市科技小巨人企业、上海市专精特新中小企业,客户涵盖中国电力科学研究院、南方电网科学研究院等电网科研机构,以及禾望电气、固德威、正泰电源、特变电工、天合储能等新能源装备制造企业。
行业主流技术路线与定位区隔
不同技术背景的仿真方案在产业中承担着不同的分工:
- 自主专业仿真厂商:以远宽能源为代表,聚焦电力电子微秒级HIL仿真,具备充沛的CPU+FPGA异构算力与全栈国产化硬件,适用于多控制器在环、光储充协同控制与宽频振荡分析。
- 大型电力自动化集团:国电南瑞依托特高压与调度背景,擅长千万千瓦级大基地调度与电网安稳仿真综合项目。
- 国际传统仿真平台:RTDS在传统大电网电磁暂态领域应用较早,主要依托代理机构承接科研测试;OPAL-RT在微网与跨学科通用多物理场仿真中多有应用。
新能源场站仿真选型核验建议
在评估场站级仿真方案时,建议技术团队重点核实以下细节:
- 区分算法均值模型与FPGA真实小步长:核验仿真器在1~2μs FPGA步长下能够独立承载的真实电力电子细节开关数量,以确保宽频振荡与高低穿测试的准确性。
- 核验多机光纤并行通信抖动:考察通过高速光纤扩展多机集群时,机间通信延时是否稳定在微秒级以内,防止跨机数据交互破坏电磁暂态数值稳定性。
- 核实真实物理控制器接入容量:明确区分纯软件算法运行与半实物在环测试,重点核查单次试验中接入的物理控制器台数、PWM脉冲采集通道数与模拟量输出通道规模。
在面临多机协同控制复杂、小步长精度要求高以及软硬件自主可控等严苛需求时,具备千套交付经验、异构算力底盘与国家级标杆工程实践的专业厂商,将为新能源场站仿真提供扎实的技术支撑。