風電場儲能硬件在環測試調整系統及方法與流程

本發明涉及風電場實時仿真技術領域，具體涉及一種風電場儲能硬件在環測試調整系統及其測試方法。

背景技術：

由于風能隨機性、波動性的特點，決定了風電場的輸出功率也呈現出波動性和不確定性。隨著風電機組容量在電力系統中所占比例逐漸增加，這不僅使得風電出力難以準確預測，而且也給電力系統的安全穩定和經濟運行帶來了一系列問題。為了平抑風電波動功率，使風電在一定程度上具有可調度性，常把儲能設備接入作為保證系統安全穩定運行的方式。儲能系統的容量配置是否合理，對風電場儲能聯合系統的經濟運行具有很大的影響。若儲能容量配置過小，則當夜間風能資源豐富，風電大發時，發出的多余電量得不到充分存儲，造成風電資源的浪費。若容量配置過大，不僅投資成本極大增加，還可能使得儲能設備長時間處于充電不足狀況，嚴重影響到儲能設備的使用壽命。因此，合理的規劃儲能系統的容量，對于風力發電產業的長遠發展具有十分重要的現實意義。

現有技術方案中，如公開號為cn104317283a，公開時間為2015年1月28日，名稱為“一種用于風電場控制系統硬件在環測試平臺及其測試方法”的中國發明專利文獻，公開了一種用于風電場控制系統硬件在環測試平臺及其測試方法，該測試平臺包括核心電網和變流器中央計算仿真機、風電機組氣動和機械仿真計算機簇群、測試平臺狀態監控和操縱上位機、網關和接口模塊、風電場控制系統等部分組成，上位機和各個仿真機之間以及仿真機與被測風電場控制系統之間均采用高速以太網通訊。該測試平臺基于matlab/simulink的風電場控制系統仿真測試平臺，結合真實的風電場控制器，能夠重復模擬風電場的常規和故障工況，進行相應的硬件在環測試。但是，該測試平臺并沒有搭建儲能系統模型，因此不能對風電場的儲能容量進行硬件在環測試。

再如公開號為cn104505850a，公開時間為2015年4月5日，名稱為“一種風電場儲能系統”的中國發明專利文獻，提出了一種通過預測風電場的發電功率和負載的變化情況，實時檢測儲能蓄電池模塊電池容量和配電網的運行情況，來制定和實施最適宜的控制策略的風電場儲能裝置控制系統。但是，該系統只是基于軟件仿真，并不能對真實的儲能系統能量管理器進行測試。

技術實現要素：

為了發揮儲能技術的優勢，使風電場安全、可調度、經濟高效地運行，本發明基于實時仿真平臺，利用實時仿真軟件，通過搭建風電場-儲能系統模擬單元，結合電平適配板，將輸入輸出信號接入實際的儲能系統能量管理器，構成硬件在環測試系統，測試風電場儲能容量配置是否合理，并進行優化。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

風電場儲能硬件在環測試調整系統，其特征在于：包括儲能系統能量管理器、電平適配板、風電場儲能系統；所述電平適配板包括電阻分壓電路及光耦電路；所述風電場儲能系統包括帶有i/o接口的風電場模擬單元、電網與負荷模擬單元和儲能系統模擬單元；所述儲能系統能量管理器的信號通過電平適配板接入風電場儲能系統各模擬單元的i/o接口。

風電場儲能系統反饋給儲能系統能量管理器的信號，包括風電場單元輸出的有功功率/無功功率、電網單元的三相電壓/電流、儲能逆變器單元輸出的直流電壓/電流及三相交流電壓/電流、電堆單元的荷電狀態（soc）。

在實時仿真軟件的runtime模式下，可以實時修改風電場模擬單元、電網與負荷模擬單元、儲能系統模擬單元的模型參數，模擬風電場在不同風力特征下的系統級的性能試驗，完成對風電場儲能容量優化的硬件在環測試。

在測試得到優化容量的數據時，需要修改的模型參數包括：風電機組的額定容量，輸出功率曲線，以及儲能系統的容量（即電池單元的個數）

在測試得到系統保護狀態的數據時，需要修改的模型參數包括：通過修改模擬故障器來模擬下述電網側的故障，以及通過修改“電堆單元”的參數來模擬下述電堆側的故障

所述的風電場模擬單元包括若干條并聯在同一交流母線單元上的串聯支路，其中支路條數由實際風電場拓撲結構決定，每條支路包括串聯的風電機組單元、并網變流系統單元和變壓器單元。

所述的電網與負荷模擬單元包括并聯在公共的交流母線單元上的三相負荷模擬單元和交流電網模擬單元，三相負荷單元用于模擬實際的用電負載，交流電網單元用于模擬接入的實際電網。

所述的儲能系統模擬單元包括由若干個電池單元串并聯組成的電堆單元以及儲能逆變器單元，其中電池單元的數量由實際儲能系統的容量決定，電堆單元和儲能逆變器單元串聯在一起接入公共的交流母線單元。

所述的儲能系統能量管理器包括bms電池管理系統和儲能逆變器功能控制系統，其中bms電池管理系統用于監測儲能電堆中電池單元的狀態，保證電堆充放電的安全；儲能逆變器功能控制系統用于控制儲能逆變器的輸出功率，保證儲能系統對于風電場的整體出力能夠起到波動平抑、削峰填谷的作用。

所述的i/o接口包括高速模擬量輸出接口gtao，電平范圍為-10v~10v、高速模擬量輸入接口gtai，電平范圍為-10v~10v、高速數字量輸出接口gtdo，電平范圍為5v~24v、高速數字量輸入接口gtdi，電平范圍為0v~24v。

風電場儲能硬件在環測試調整方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，在實時仿真平臺中搭建風電場儲能系統，風電場儲能系統包括風電場模擬單元、電網與負荷模擬單元和儲能系統模擬單元，實時仿真平臺的i/o接口通過電平適配板連接儲能系統能量管理器，形成硬件在環測試系統；

步驟2，根據實際風電場的拓撲結構、儲能系統和接入電網的參數在實時仿真軟件平臺中對硬件在環測試系統進行控制參數配置，同時在儲能系統能量管理器中配置與之相應的能量管理參數；

步驟3，采用風電場實際的輸出功率曲線作為風電場模擬單元輸出功率的給定值，用以模擬實際風電場的風力特征；

步驟4，配置風電場儲能系統的容量后，讓整個硬件在環測試系統開始工作，風電場模擬單元模擬發電送至電網與負荷模擬單元中，儲能系統能量管理器根據并網功率狀態，按照步驟2中配置的能量管理參數動態切換整流或者逆變模式，對儲能系統模擬單元中的儲能電堆進行充電或者放電操作，此時觀察并記錄風電場模擬單元的輸出功率曲線和儲能電堆的soc曲線；

步驟5，由于過充、過放對儲能電池單元的損傷較大，因此在整個測試時間內，若儲能電堆的soc曲線維持在30%~70%，則認為達標；若soc曲線出現低于30%的時間超過總測試時間的10%，則減小儲能系統的容量，若soc曲線出現高于70%的時間超過總測試時間的10%，則增大儲能系統的容量，直至儲能電堆的soc基本上維持在30%~70%，從而實現對風電場儲能容量的優化。

所述步驟2中，實際風電場的拓撲結構、儲能系統和接入電網的參數，拓撲結構參數是指在風電場儲能系統模擬單元中根據實際風電場總容量以及風電機組的單機容量確定的并聯支路的條數；儲能系統參數是指風電場儲能系統的容量、以及逆變器額定輸出功率；接入電網的參數是指實際電網的電壓等級。

所述步驟2中，在實時仿真軟件平臺中對硬件在環測試系統進行控制參數配置是指對儲能逆變器的基本充放電控制參數、逆變器故障停機以及直流側/交流側/網側斷路器的開關動作保護策略的參數進行配置。

所述步驟5中，減小或增大儲能系統的容量是通過修改實時仿真平臺中的電池單元的數量實現的。

本發明的有益效果如下：

一、本發明提供的風電場儲能硬件在環測試調整系統，采用模塊化建模，采用i/o接口連接各測試模塊與風電場的儲能系統能量管理器，可以快速配置風電場的規模與儲能系統的容量，結合實際的儲能系統能量管理器進行測試，便于及時檢測和調整，模擬得到最合適的容量配比和保護策略，可以方便地對實際能量管理策略進行驗證，大大縮短了研發周期，適用性強、可擴展性良好。

二、本發明提供的風電場儲能硬件在環測試調整系統，串聯的風電機組單元、并網變流系統單元和變壓器單元的支路可以更完整的模擬出實際的電網風電場狀態；相負荷模擬單元和交流電網模擬單元完整的模擬出實際電網中的負載狀態；儲能系統模擬單元包括由若干個電池單元串并聯組成的電堆單元以及儲能逆變器單元，便于通過調整電池單元的數量來調整容量。

三、本發明提供的風電場儲能硬件在環測試調整方法，通過建立模擬平臺與風電場的儲能系統能量管理器的測試平臺，在模擬平臺采用風電場實際的輸出功率曲線作為風電場模擬單元輸出功率的給定值，用實際風電場的拓撲結構、儲能系統和接入電網的參數來模擬實際風電場的狀態，在不同的充放電過程中完成線下測試并調整儲能系統能量管理器以達到最好的工作狀態。

四、本發明提供的風電場儲能硬件在環測試調整方法，拓撲結構參數是指在風電場儲能系統模擬單元中根據實際風電場總容量以及風電機組的單機容量確定的并聯支路的條數；儲能系統參數是指風電場儲能系統的容量、以及逆變器額定輸出功率；接入電網的參數是指實際電網的電壓等級，采用這些最貼近實際風電場的參數便于更好的模擬出實際風電場中的裝機容量、傳輸逆變狀態和負載狀態，也便于通過調整參數來模擬不同的風電場狀態。

五、本發明提供的風電場儲能硬件在環測試調整方法，在實時仿真軟件平臺中對硬件在環測試系統進行控制參數配置是指對儲能逆變器的基本充放電控制參數、逆變器故障停機以及直流側/交流側/網側斷路器的開關動作保護策略的參數進行配置，調整充放電控制參數實現模擬測試過程中的容量檢測和調節，配置逆變器故障停機以及直流側/交流側/網側斷路器的開關動作保護策略的參數則可以測試儲能系統的保護策略。

六、本發明提供的風電場儲能硬件在環測試調整方法，增減仿真平臺電池單元的數量即可模擬調整容量的大小。

附圖說明

圖1是本發明系統結構示意圖；

圖2是本發明的風電場儲能系統中的風電場模擬單元示意圖；

圖3是本發明的風電場儲能系統中的儲能系統模擬單元示意圖；

圖中：

1、儲能系統能量管理器；2、電平適配板；2.1、電阻分壓電路；2.2、光耦電路；3、風電場儲能系統；3.1、風電場模擬單元；3.2、儲能系統模擬單元；3.3、電網與負荷模擬單元；4、i/o接口。

具體實施方式

為了更好的理解上述技術方案，下面將結合附圖通過具體實施例進行進一步的說明，需要注意的是本發明技術方案包括但不限于以下實施例。

實施例1

如圖1至圖3，風電場儲能硬件在環測試調整系統，包括儲能系統能量管理器1、電平適配板2、風電場儲能系統3；所述電平適配板2包括電阻分壓電路2.1及光耦電路2.2；所述風電場儲能系統3包括帶有i/o接口4的風電場模擬單元3.1、電網與負荷模擬單元3.3和儲能系統模擬單元3.2；所述儲能系統能量管理器1的信號通過電平適配板2接入風電場儲能系統3各模擬單元的i/o接口4。

這是本發明風電場儲能硬件在環測試調整系統一種最基本的實施方案。采用模塊化建模，采用i/o接口連接各測試模塊與風電場的儲能系統能量管理器，可以快速配置風電場的規模與儲能系統的容量，結合實際的儲能系統能量管理器進行測試，便于及時檢測和調整，模擬得到最合適的容量配比和保護策略，可以方便地對實際能量管理策略進行驗證，大大縮短了研發周期，適用性強、可擴展性良好。

實施例2

如圖1至圖3，風電場儲能硬件在環測試調整系統，包括儲能系統能量管理器1、電平適配板2、風電場儲能系統3；所述電平適配板2包括電阻分壓電路2.1及光耦電路2.2；所述風電場儲能系統3包括帶有i/o接口4的風電場模擬單元3.1、電網與負荷模擬單元3.3和儲能系統模擬單元3.2；所述儲能系統能量管理器1的信號通過電平適配板2接入風電場儲能系統3各模擬單元的i/o接口4；所述的風電場模擬單元3.1包括若干條并聯在同一交流母線單元上的串聯支路，每條支路包括串聯的風電機組單元、并網變流系統單元和變壓器單元；所述的電網與負荷模擬單元3.3包括并聯在公共的交流母線單元上的三相負荷模擬單元和交流電網模擬單元；所述的儲能系統模擬單元3.2包括由若干個電池單元串并聯組成的電堆單元以及儲能逆變器單元，電堆單元和儲能逆變器單元串聯在一起接入公共的交流母線單元；所述的儲能系統能量管理器1包括bms電池管理系統和儲能逆變器功能控制系統，其中bms電池管理系統用于監測儲能電堆中電池單元的狀態，保證電堆充放電的安全；儲能逆變器功能控制系統用于控制儲能逆變器的輸出功率；所述的i/o接口（4）包括高速模擬量輸出接口gtao、高速模擬量輸入接口gtai、高速數字量輸出接口gtdo和高速數字量輸入接口gtdi。

這是本發明風電場儲能硬件在環測試調整系統一種優選的實施方案。采用模塊化建模，采用i/o接口連接各測試模塊與風電場的儲能系統能量管理器，可以快速配置風電場的規模與儲能系統的容量，結合實際的儲能系統能量管理器進行測試，便于及時檢測和調整，模擬得到最合適的容量配比和保護策略，可以方便地對實際能量管理策略進行驗證，大大縮短了研發周期，適用性強、可擴展性良好；串聯的風電機組單元、并網變流系統單元和變壓器單元的支路可以更完整的模擬出實際的電網風電場狀態；相負荷模擬單元和交流電網模擬單元完整的模擬出實際電網中的負載狀態；儲能系統模擬單元包括由若干個電池單元串并聯組成的電堆單元以及儲能逆變器單元，便于通過調整電池單元的數量來調整容量。

實施例3

如圖1至圖3，風電場儲能硬件在環測試調整方法，包括以下步驟：

步驟1，在實時仿真平臺中搭建風電場儲能系統3，風電場儲能系統3包括風電場模擬單元3.1、電網與負荷模擬單元3.3和儲能系統模擬單元3.2，實時仿真平臺的i/o接口4通過電平適配板2連接儲能系統能量管理器1，形成硬件在環測試系統；

步驟2，根據實際風電場的拓撲結構、儲能系統和接入電網的參數在實時仿真軟件平臺中對硬件在環測試系統進行控制參數配置，同時在儲能系統能量管理器1中配置與之相應的能量管理參數；

步驟3，采用風電場實際的輸出功率曲線作為風電場模擬單元輸出功率的給定值，用以模擬實際風電場的風力特征；

步驟4，配置風電場儲能系統的容量后，讓整個硬件在環測試系統開始工作，風電場模擬單元3.1模擬發電送至電網與負荷模擬單元3.3中，儲能系統能量管理器1根據并網功率狀態，按照步驟2中配置的能量管理參數動態切換整流或者逆變模式，對儲能系統模擬單元3.2中的儲能電堆進行充電或者放電操作，此時觀察并記錄風電場模擬單元3.1的輸出功率曲線和儲能電堆的soc曲線；

步驟5，在整個測試時間內，若儲能電堆的soc曲線維持在30%~70%，則認為達標；若soc曲線出現低于30%的時間超過總測試時間的10%，則減小儲能系統的容量，若soc曲線出現高于70%的時間超過總測試時間的10%，則增大儲能系統的容量，直至儲能電堆的soc基本上維持在30%~70%，從而實現對風電場儲能容量的優化。

這是本發明風電場儲能硬件在環測試調整方法的一種最基本實施方案。通過建立模擬平臺與風電場的儲能系統能量管理器的測試平臺，在模擬平臺采用風電場風電場實際的輸出功率曲線作為風電場模擬單元輸出功率的給定值，用實際風電場的拓撲結構、儲能系統和接入電網的參數來模擬實際風電場的狀態，在不同的充放電過程中完成線下測試并調整儲能系統能量管理器以達到最好的工作狀態。

實施例4

如圖1至圖3，風電場儲能硬件在環測試調整方法，包括以下步驟：

步驟1，在實時仿真平臺中搭建風電場儲能系統3，風電場儲能系統3包括風電場模擬單元3.1、電網與負荷模擬單元3.3和儲能系統模擬單元3.2，實時仿真平臺的i/o接口4通過電平適配板2連接儲能系統能量管理器1，形成硬件在環測試系統；

步驟2，根據實際風電場的拓撲結構、儲能系統和接入電網的參數在實時仿真軟件平臺中對硬件在環測試系統進行控制參數配置，同時在儲能系統能量管理器1中配置與之相應的能量管理參數；

步驟3，采用風電場實際的輸出功率曲線作為風電場模擬單元輸出功率的給定值，用以模擬實際風電場的風力特征；

步驟4，配置風電場儲能系統的容量后，讓整個硬件在環測試系統開始工作，風電場模擬單元3.1模擬發電送至電網與負荷模擬單元3.3中，儲能系統能量管理器1根據并網功率狀態，按照步驟2中配置的能量管理參數動態切換整流或者逆變模式，對儲能系統模擬單元3.2中的儲能電堆進行充電或者放電操作，此時觀察并記錄風電場模擬單元3.1的輸出功率曲線和儲能電堆的soc曲線；

步驟5，在整個測試時間內，若儲能電堆的soc曲線維持在30%~70%，則認為達標；若soc曲線出現低于30%的時間超過總測試時間的10%，則減小儲能系統的容量，若soc曲線出現高于70%的時間超過總測試時間的10%，則增大儲能系統的容量，直至儲能電堆的soc基本上維持在30%~70%，從而實現對風電場儲能容量的優化；

所述步驟2中，實際風電場的拓撲結構、儲能系統和接入電網的參數，拓撲結構參數是指在風電場儲能系統模擬單元中根據實際風電場總容量以及風電機組的單機容量確定的并聯支路的條數；儲能系統參數是指風電場儲能系統的容量、以及逆變器額定輸出功率；接入電網的參數是指實際電網的電壓等級；

所述步驟2中，在實時仿真軟件平臺中對硬件在環測試系統進行控制參數配置是指對儲能逆變器的基本充放電控制參數、逆變器故障停機以及直流側/交流側/網側斷路器的開關動作保護策略的參數進行配置；

所述步驟5中，減小或增大儲能系統的容量是通過修改實時仿真平臺中的電池單元的數量實現的。

這是本發明風電場儲能硬件在環測試調整方法的一種優選的實施方案。通過建立模擬平臺與風電場的儲能系統能量管理器的測試平臺，在模擬平臺采用風電場風電場實際的輸出功率曲線作為風電場模擬單元輸出功率的給定值，用實際風電場的拓撲結構、儲能系統和接入電網的參數來模擬實際風電場的狀態，在不同的充放電過程中完成線下測試并調整儲能系統能量管理器以達到最好的工作狀態；拓撲結構參數是指在風電場儲能系統模擬單元中根據實際風電場總容量以及風電機組的單機容量確定的并聯支路的條數；儲能系統參數是指風電場儲能系統的容量、以及逆變器額定輸出功率；接入電網的參數是指實際電網的電壓等級，采用這些最貼近實際風電場的參數便于更好的模擬出實際風電場中的裝機容量、傳輸逆變狀態和負載狀態，也便于通過調整參數來模擬不同的風電場狀態；在實時仿真軟件平臺中對硬件在環測試系統進行控制參數配置是指對儲能逆變器的基本充放電控制參數、逆變器故障停機以及直流側/交流側/網側斷路器的開關動作保護策略的參數進行配置，調整充放電控制參數實現模擬測試過程中的容量檢測和調節，配置逆變器故障停機以及直流側/交流側/網側斷路器的開關動作保護策略的參數則可以測試儲能系統的保護策略；增減仿真平臺電池單元的數量即可模擬調整容量的大小。

實施例5

如圖1至圖3，本發明提出的風電場儲能硬件在環測試調整系統，主要包括儲能系統能量管理器、電平適配板、風電場-儲能系統模擬單元；所述儲能系統能量管理器的信號通過電平適配板接入風電場-儲能系統模擬單元的i/o接口；所述電平適配板包括電阻分壓電路及光耦電路，用于匹配儲能系統能量管理器和風電場-儲能系統模擬單元之間的信號電平；風電場-儲能系統模擬單元包括風電場模擬單元、電網與負荷模擬單元和儲能系統模擬單元，其中，

a）在實時仿真軟件中，根據被控風電場的拓撲結構、儲能系統和接入電網的相關參數，分別搭建風電場模擬單元、電網與負荷模擬單元、儲能系統模擬單元的實時仿真模型，然后將所述的各模擬單元并聯接到公共的交流母線單元上；

b）儲能系統能量管理器輸出的功率開關管的驅動信號，通過電平適配板接入風電場-儲能系統模擬單元的高速數字量輸入i/o接口，在實時仿真軟件中，將該高速數字量輸入i/o接口的信號配置為風電場-儲能系統模擬單元的功率開關管的驅動信號；

c）風電場-儲能系統模擬單元反饋給儲能系統能量管理器的信號，通過風電場-儲能系統模擬單元的高速模擬量輸出i/o接口，經電平適配板電平轉換后接入儲能系統能量管理器對應的通道，作為儲能系統能量管理器的控制參數輸入。

進一步的，所述的風電場模擬單元包括：多條并聯在同一交流母線單元上的串聯支路，其中支路條數由實際風電場拓撲結構決定，每條支路由風電機組單元、并網變流系統單元和變壓器單元串聯組成。

進一步的，所述的電網與負荷模擬單元包括：并聯在公共的交流母線單元上的三相負荷模擬單元和交流電網模擬單元，三相負荷單元用于模擬實際的用電負載，交流電網單元用于模擬接入的實際電網。

進一步的，所述的儲能系統模擬單元包括：由若干個電池單元串并聯組成的電堆單元以及儲能逆變器單元，其中電池單元的數量由實際儲能系統的容量決定，電堆單元和儲能逆變器單元串聯在一起接入公共的交流母線單元。

進一步的，所述的儲能系統能量管理器包括：bms電池管理系統和儲能逆變器功能控制系統，其中bms電池管理系統用于監測儲能電堆中電池單元的狀態，保證電堆充放電的安全；儲能逆變器功能控制系統用于控制儲能逆變器的輸出功率，保證儲能系統對于風電場的整體出力能夠起到波動平抑、削峰填谷的作用。

進一步的，所述的i/o接口，包括：高速模擬量輸出接口gtao，電平范圍為-10v~10v、高速模擬量輸入接口gtai，電平范圍為-10v~10v、高速數字量輸出接口gtdo，電平范圍為5v~24v、高速數字量輸入接口gtdi，電平范圍為0v~24v。

進一步的，所述的風電場-儲能系統模擬單元反饋給儲能系統能量管理器的信號包括：風電場單元輸出的有功功率/無功功率、電網單元的三相電壓/電流、儲能逆變器單元輸出的直流電壓/電流及三相交流電壓/電流、電堆單元的soc。

通過上述步驟，實現儲能系統能量管理器與風電場-儲能系統模擬單元的閉環連接，進而形成硬件在環測試系統。

基于該硬件在環測試系統，在實時仿真軟件的runtime模式下，在實時仿真軟件的runtime模式下，可以實時修改風電場模擬單元、電網與負荷模擬單元、儲能系統模擬單元的模型參數，模擬風電場在不同風力特征下的系統級的性能試驗，完成對風電場儲能容量優化的硬件在環測試。

進一步的，利用上述風電場儲能硬件在環測試系統測試調整風電場儲能系統能量管理器容量的方法，包括以下步驟：

1）在實時仿真平臺中搭建風電場-儲能系統模擬單元，結合電平適配板，連接實際的儲能系統能量管理器，形成硬件在環測試系統；

2）根據實際風電場的拓撲結構、儲能系統和接入電網的相關參數在實時仿真軟件中進行相應配置，同時在儲能系統的能量管理器模型中配置相應的能量管理策略；

3）采用風電場實際的出力曲線作為風電場模擬單元輸出功率的給定值，用以模擬實際風電場的風力特征；

4）初步配置儲能系統的容量后，讓整個硬件在環測試系統開始工作，風電機組模擬發電送至帶有負荷的電網，儲能系統根據并網功率的需求動態切換整流或者逆變模式，對儲能電堆進行充電或者放電操作，此時觀察并記錄相應的風電場+儲能系統輸出功率曲線和儲能電堆的soc曲線；

5）由于過充、過放對儲能電池單元的損傷較大，因此在整個測試時間內，若儲能電堆的soc基本上維持在30%~70%，則認為達標；若出現長時間低于30%的情況，則應該適當減小儲能系統的容量；若出現長時間高于70%的情況，則應該適當增大儲能系統的容量，從而實現對風電場儲能容量的優化。

實施例6

如圖1至圖3，風電場儲能硬件在環測試調整系統由儲能系統能量管理器、電平適配板、風電場-儲能系統模擬單元三部分組成。儲能系統能量管理器的信號通過電平適配板接入風電場-儲能系統模擬單元的i/o接口，電平適配板由電阻分壓電路及光耦電路組成，實現儲能系統能量管理器和風電場-儲能系統模擬單元之間的信號電平的匹配。風電場-儲能系統模擬單元包括風電場模擬單元、電網與負荷模擬單元和儲能系統模擬單元三部分。

風電場模擬單元由多條并聯在同一交流母線上的串聯支路組成，支路條數根據實際風電場拓撲結構和規模通過實時仿真軟件進行修改，每條支路都由風電機組單元、并網變流系統單元和變壓器單元三部分串聯組成。其中，并網變流系統單元的控制策略通過實時仿真平臺實現，不與儲能系統能量管理器進行信號交互。

儲能系統模擬單元由若干個電池單元串并聯組成的電堆單元及儲能逆變器單元組成，其中電池單元的數量根據實際儲能系統的容量通過實時仿真軟件進行修改，電堆單元和儲能逆變器單元串聯在一起接入公共的交流母線單元。

儲能系統能量管理器輸出的功率開關管的驅動信號，通過電平適配板接入風電場-儲能系統模擬單元的gtdi接口，在實時仿真軟件中，將該信號配置為儲能逆變器單元的功率開關管的驅動。同時，儲能系統模擬單元反饋將儲能逆變器單元輸出的直流電壓udc、直流電流idc、三相交流電壓uabc、三相交流電流iabc、電堆單元的soc信號輸出到gtao接口，經電平適配板電平轉換后接入儲能系統能量管理器對應的通道。

通過上述步驟，實現儲能系統能量管理器與風電場-儲能系統模擬單元的信號閉環連接，進而形成風電場儲能硬件在環測試調整系統。

進一步的，利用上述風電場儲能硬件在環測試系統測試調整風電場儲能系統能量管理器容量的方法，包括以下步驟：

1）在實時仿真平臺中搭建風電場-儲能系統模擬單元，結合電平適配板，連接實際的儲能系統能量管理器，形成硬件在環測試系統；

2）根據實際風電場的拓撲結構、儲能系統和接入電網的相關參數在實時仿真軟件中進行相應配置，同時在儲能系統的能量管理器模型中配置相應的能量管理策略；

3）采用風電場實際的出力曲線作為風電場模擬單元輸出功率的給定值，用以模擬實際風電場的風力特征；

4）初步配置儲能系統的容量后，讓整個硬件在環測試系統開始工作，風電機組模擬發電送至帶有負荷的電網，儲能系統根據并網功率的需求動態切換整流或者逆變模式，對儲能電堆進行充電或者放電操作，此時觀察并記錄相應的風電場+儲能系統輸出功率曲線和儲能電堆的soc曲線；

5）由于過充、過放對儲能電池單元的損傷較大，因此在整個測試時間內，若儲能電堆的soc基本上維持在30%~70%，則認為達標；若出現長時間低于30%的情況，則應該適當減小儲能系統的容量；若出現長時間高于70%的情況，則應該適當增大儲能系統的容量，從而實現對風電場儲能容量的優化。

實施例7

如圖1至圖3，風電場儲能硬件在環測試調整系統主要包括：風電場-儲能系統實時仿真模型和實際的能量管理器；

首先，利用實時仿真軟件，搭建風電場-儲能系統實時仿真模型，至少包括：風電場、儲能系統、電網與負荷的模型；

進一步，利用實時仿真平臺的io接口，連接儲能系統實際的能量管理器，形成風電場儲能系統保護策略硬件在環測試系統；

然后，基于上述測試系統，測試風電場在不同運行工況下，當儲能系統發生故障時，繼電保護裝置是否能正確動作，當儲能系統正常工作時，繼電保護裝置是否能不動作，從而驗證能量管理器內部的保護策略的有效性，并進行優化。

上述的風電場仿真模型形成過程如下：

根據風電場實際的裝機容量，利用仿真軟件，搭建形成風電場仿真模型，至少包括：風電機組、并網變流系統、變壓器的模型，模型搭建完成后，按照國家標準進行測試，并結合實際產品特性曲線進行校核，形成具有工程精度的風電場仿真模型。

所述的儲能系統仿真模型形成過程如下：

根據儲能系統的實際結構，利用仿真軟件，搭建形成儲能系統仿真模型，至少包括：電池單元、儲能逆變器、交流濾波器、變壓器、直流側/交流側/網側斷路器的模型，模型搭建完成后，同樣按照國家標準進行測試，并結合實際產品特性曲線進行校核，形成具有工程精度的儲能系統仿真模型。

所述的電網與負荷仿真模型形成過程如下：

根據風電場實際的運行工況，利用仿真軟件，搭建形成電網與負荷仿真模型，包括：交流電網、三相負荷的模型，其中，交流電網模型還內置模擬故障器，用以模擬電網的故障情況。

所述的能量管理器，主要包括控制系統和保護系統兩部分，其中，控制系統包括：bms電池管理系統、儲能逆變器功能控制系統（pq/vf模式），保護系統包括：直流儲能電池單元保護、儲能逆變器保護、交流濾波器保護、交流變壓器保護。

所述的國家測試標準：風電場測試標準為gb/t19963-2011《風電場接入電力系統技術規定》，儲能系統的測試標準為q/gdw564-2010《儲能系統接入配電網技術規定》及gb/t50062--2008《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范》。

所述的儲能系統故障情況至少包括：電池單元過電壓或者低電壓、電池單元過流、電池電流/電壓變化率過快、逆變器交流/直流側過壓/欠壓、電網過頻/欠頻、電網發生故障導致孤島、諧波過負荷、并網點發生接地短路/相間短路。

進一步的，利用上述風電場儲能硬件在環測試系統測試風電場儲能系統能量管理器保護策略的方法，包括以下步驟：

1)根據被控風電場和儲能系統的相關參數和運行工況，在所述實時仿真平臺中，利用仿真軟件搭建風電場、儲能系統、電網與負荷的實時仿真模型，其中，風電場模型包括若干個所述風電機組、并網變流系統、變壓器的電氣仿真模型，儲能系統模型包括若干個電池單元、以及儲能逆變器、交流濾波器、變壓器、直流側/交流側/網側斷路器的模型電氣仿真模型，電網與負荷模型包括三相交流電網、三相負載的電氣仿真模型，搭建完成的風電場、儲能系統、電網與負荷的模型并接到同一交流母線上，形成風電場-儲能系統仿真模型；

2)在儲能系統的能量管理器模型中配置相應的控制策略和保護策略后，然后將上述仿真模型進行實時代碼轉換，下載到實時仿真平臺中進行實時仿真，觀察仿真波形，并結合相應的國家測試標準和產品特性曲線進行校核，保證仿真模型滿足工程精度；

3)利用實時仿真平臺的io接口，連接儲能系統實際的能量管理器，替代仿真模型中的能量管理器模塊，形成硬件在環測試系統；

4)整個硬件在環測試系統開始運行后，讓風電場和儲能系統工作在各自實際的工況下，觀察并記錄各個保護測試點斷路器的動作情況以及儲能逆變器的工作狀態，然后通過實時仿真平臺模擬上述各種故障情況，觀察并記錄各個保護測試點斷路器的動作情況以及儲能逆變器的狀態切換情況，從而判斷此時儲能系統的保護策略是否有效，并進行逐步優化。