新能源系統的案例
新能源電力系統生產模擬關鍵技術及應用
新能源電力系統生產模擬關鍵技術及應用
(中國電力科學研究院新能源研究中心)
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研究背景
在“雙碳”目標和新型電力系統建設背景下，預計到2030年，我國新能源裝機容量將超過12億千瓦。新能源“大裝機、小出力”的特點給電力系統的電力電量平衡帶來巨大挑戰，電力系統面臨“保供電”和“保消納”雙重壓力。年/月中長期電力電量平衡量化分析是電力系統規劃和優化運行的基礎，對電力保供和新能源消納至關重要。
新能源電力系統生產模擬是科學量化分析電力電量平衡的有效方法。它通過建立“源-網-荷-儲”運行模擬模型，開展長時間尺度時序運行仿真，優化各類電源開機及發電、線路交換功率等，是合理安排新能源發展規模、布局和時序，優化電力系統運行方式的重要手段。傳統的電力系統生產模擬未考慮新能源出力的隨機波動特性和電力系統運行的時序性，難以準確模擬新能源電力系統的運行，亟需開展新能源電力系統年/月時序生產模擬技術攻關。
依托國家和國家電網公司科技項目，國家科技重點領域創新團隊“新能源發電調度運行技術創新團隊”歷時10年，采用“基礎研究、技術攻關、系統研發、應用推廣”的技術路線，研發了新能源電力系統生產模擬軟件（REPS）和國-網-省新能源消納能力協同計算平臺，實現了新能源電力系統中長期電力電量平衡量化分析，為我國新能源相關政策的制定和實施提供了重要依據。
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論文所解決的問題及意義
（1）新能源中長期電量預測與時間序列建模
開展新能源電力系統生產模擬需要預測新能源中長期電量，并構建符合新能源運行特性的出力時間序列。
展開 新能源汽車電控系統及散熱技術簡述（上）
圖4新能源汽車的電控系統模塊
2.1 新能源汽車電控系統定義
新能源汽車電控系統是控制汽車驅動電機的裝置。在新能源汽車中，由于電力電子技術的應用，其電氣系統發生了巨大變化，從傳統汽車低功率低壓的輔助電氣裝置轉變為新能源汽車的節能環保、高效低噪的電氣傳動裝置，已成為傳統汽車發動機與變速箱的替代，并直接決定了純電動汽車爬坡、加速與最高速度等主要性能指標。
電控系統作為新能源汽車中連接電池與驅動電機的電能轉換單元，是電機驅動及控制的核心。新能源汽車電控系統需具備高控制精度、高動態響應速率，并同時提供足夠的安全性與可靠性。
展開 新能源汽車電控系統及散熱技術簡述（上）
圖4新能源汽車的電控系統模塊
2.1 新能源汽車電控系統定義
新能源汽車電控系統是控制汽車驅動電機的裝置。在新能源汽車中，由于電力電子技術的應用，其電氣系統發生了巨大變化，從傳統汽車低功率低壓的輔助電氣裝置轉變為新能源汽車的節能環保、高效低噪的電氣傳動裝置，已成為傳統汽車發動機與變速箱的替代，并直接決定了純電動汽車爬坡、加速與最高速度等主要性能指標。
電控系統作為新能源汽車中連接電池與驅動電機的電能轉換單元，是電機驅動及控制的核心。新能源汽車電控系統需具備高控制精度、高動態響應速率，并同時提供足夠的安全性與可靠性。
展開 新能源系統仿真，有EGBox Mini就夠了
回到學校后，我積極向學校領導申請購置多套 EGBox Mini，并很快將其引入到 “新能源系統仿真課程設計” 中。課堂上，我用它為學生們展示新能源系統的實時仿真過程，模擬各種復雜的工況，如太陽能光伏發電在不同光照條件下的輸出特性、風力發電在不同風速下的運行狀態等，讓學生們能夠直觀地理解理論知識。
課后，我組織學生們利用 EGBox Mini 開展了一系列實踐活動。在第一次讓學生們獨立使用設備時，學生們對設備的操作不太熟悉，但在 EGBox Mini 直觀的界面和簡潔的操作指引下，他們很快就上手了，也開始自己使用EGBox Mini進行各種仿真驗證了。
圖解新能源｜電驅動系統&功率電子和電池管理系統月度回顧
這里對8月份的電驅動系統、功率電子和電池管理系統的市場，做一個系統性的回顧。
●乘用車電機累計搭載量為47.9萬套，同比增長98.6%。新能源乘用車三合一及多合一電驅動系統搭載量為28.8萬套，同比增長136.1%，占到總配套量的60.1%，碳化硅的產品開始逐步上量。
●乘用車BMS裝機量439,454套，同比增長105.77%，整車企業通過代工BMS的方式越明顯，在拿回原來整包輸出給電池企業的方式業務，云端BMS管理開始變為各個車企的標準產品。
●OBC市場裝機量為436,210套，同比增長104.25%。這個產品價值量相對低一些，而且自己做的價值并不明顯，這使得第三方供應商較多，分布較散，車企在選擇戰略供應商進行綁定。
▲圖1.新能源系統部件月度概覽
Part 1
電池管理系統
在下面這張圖2里面，BMS裝機量還是比較清楚的：力高、華霆是和電池企業緊密連接的情況下去推進裝車。再加上Preh和UAES，前10名里沒有零部件企業的位置了。
▲圖2.電池管理系統
由于電池管理系統直接和后續云端數據管理，我們發現除了A00級車輛還是打包以外，從A級車輛的整體設計和制造，開始走入電子代工方式。
▲圖3.電池管理系統的自主開發
在這個領域沒有特別的驚喜。
Part 2
電驅動系統
如之前所述，車企抓住的還是3合一和多合一的制造環節，整個組裝由自己完成；電機切入制造，這兩點的趨勢還是比較明顯的（圖4）。
▲圖4.多合一的情況
電機是比較容易做的，隨著扁線工藝和油冷設計的普及，下一步主要看基于HEV雙電機方面的增量，這部分增速會比3合1這樣的更快（圖5）。
展開 一種新能源汽車熱管理系統的設計
基于以上問題，文章提出一種熱管理系統，其可在3 種回路下進行切換，以適應新能源汽車不同的工況。
1 目前新能源汽車熱管理系統存在的問題
由于車內空間有限，電池工作中產生的熱量累積，會造成各處溫度不均勻從而影響電池單體的一致性，進而降低電池充放電循環效率，影響電池的功率和能量發揮，嚴重時還將導致熱失控，影響系統的安全性與可靠性。而低溫下，電池的充電性能和放電功率都會大幅度降低，嚴重時無法正常進行充放電工作。所以為了使電池組發揮最佳的性能，新能源車必須對電池進行熱管理，將電池包溫度控制在合理的范圍內。
目前大部分熱管理系統為開環控制，即沒有壓力、流量、溫度傳感器對具體工作狀況進行實時反饋，無法有效管理系統根據實際工作狀態進行實時控制；在汽車運行中，由于驅動電機和控制器產生的熱量沒有得到充分利用，不但造成能量浪費，而且不利于節能環保。
2 熱管理系統方案
2.1 系統組成
文章的新能源汽車熱管理系統包括暖風空調子系統、驅動與電控總成子系統和電池包子系統，如圖1 所示，三者由汽車整車控制器（VCU）進行控制。電池包子系統、驅動與電控總成子系統通過三通水閥1 相連接；電池包子系統、暖風空調子系統通過三通水閥2 與三通水閥3 相連接。
圖1 新能源汽車熱管理系統結構布局圖
暖風空調子系統包括電子水泵2、壓力傳感器3、壓力傳感器4、流量傳感器2、水溫傳感器2、PTC 加熱器、三通水閥3、蒸發器、三通水閥2、膨脹水壺；電池包子系統包括電子水泵2、壓力傳感器3、壓力傳感器4、流量傳感器2、水溫傳感器2、PTC 加熱器、三通水閥3、電池包、三通水閥2、膨脹水壺；驅動與電控總成子系統包括電子水泵1、壓力傳感器1、壓力傳感器2、流量傳感器1、水溫傳感器1、OBC＆DC/DC＆PEU 三合一控制器、驅動電機、三通水閥1、膨脹水壺、散熱器。
展開 以新能源為主體的新型電力系統特點
而在高比新能源電力系統中，由于在源端和荷端存在較大的不確定性，電力系統運行的 “邊界條件 ”將更加多樣化。輸電網的聯絡線潮流可能跟隨新能源的出力波動而大幅變動(甚至雙向流動)，配電網的分布式新能源與虛擬電廠也會改變電力潮流。
2、從機電裝備主導向電力電子裝備主導的演變
新能源的并網、傳輸和消納在源 -網-荷端引入了更多電力電子裝備，電力系統呈現顯著的電力電子化趨勢問題。因此，電力系統基本特性將由旋轉電機主導的機電穩態過程為主演變為電力電子裝備的電磁暫態過程為主。現有火電、水電等傳統機組采用同步電機，具有較強的機械慣性，因此，電力系統具有較大的時間常數(秒 -分鐘級)，系統頻率以工頻(五十赫茲)為主。而電力電子裝置具有低慣性、低短路容量、弱抗擾性和多時間尺度響應特性，導致電力電子化電力系統時間常數更小(毫秒級)、頻域更寬(幾百赫茲)、安全域更復雜。在多種擾動情形下系統的機電暫態和電磁振蕩等多重因素交互影響，例如，目前新能源基地出現的暫態電壓支撐不足、風電機組并網的高 /低電壓穿越停機脫網、寬頻振蕩、多饋入直流換相失敗等都 是電力電子化系統的具體表現。
3、從單一電力系統向綜合能源系統演變
能源互聯網需要建設以新能源電力系統為基礎，與天然氣、交通、建筑等多個領域互聯互通的綜合能源網絡。因此，現有的電力系統將與熱力管網、天然氣管網、交通網絡進行互聯互通，構成綜合能源系統。而且，天然氣與氫能源的儲備與傳輸將與電力系統深度融合，發揮重要的調峰作用。
(二)現有電力系統技術體系的不足
在現有技術條件下，新能源出力不確定性強，具有隨機性、波動性、反調峰特點， “極熱無風 ”、“晚峰無光 ”、 “大裝機、小電量 ”成為行業弊端。
展開 新能源汽車驅動系統設計仿真分析解決方案
新能源汽車系統組成復雜，涉及到到電、磁、控制、機械、流體等不同的物理域；以及總體、機械、氣動外形、電子電氣等不同設計部門。如何綜合考核各個關鍵部件的電磁、結構、溫升等性能；如何綜合評估系統與部件的匹配性；如何在各個設計部門中協調設計？上述問題涉及到橫向多域設計，又涉及縱向多層次設計，甚至需要綜合考慮流程與數據管理等問題。
針對新能源汽車的研發設計，安世亞太提供統一、精準的分析系統和解決方案。本期，為大家分享的是安世亞太在新能源汽車驅動系統設計仿真分析的解決方案。
新能源汽車電控系統及散熱技術簡述（下）
圖9 IGBT針腳水冷基板
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三、祥博電控散熱器
為了滿足我國大力發展新能源汽車的大背景下，新能源汽車的電控系統的散熱需求日益增加，為解決其散熱問題，保證用戶的行駛安全，祥博傳熱研發出了一系列針對新能源汽車電控系統的散熱器,為我國新能源汽車事業的發展進一步的添磚加瓦。
名稱：壓鑄液冷散熱器
材質：鋁，ADC12
工藝：鋁壓鑄及攪拌摩擦焊成型
特性：結構緊湊，具有流阻低、熱阻低、密閉性好、抗沖擊長期可靠性高等特點。
群聊技術趴 | 面對高壓、高頻的新需求，能否重新梳理一份新能源汽車線束的系統化測試大綱？
欄目導語：
在我們的「高分子與新材料技術交流群」中，每天都有大量來自研發、工藝、測試一線的工程師進行技術碰撞。為了沉淀這些高價值的行業探討，我們特別開設了【群聊技術趴】專欄，用專業視角解答產業技術痛點。本期，我們將目光聚焦于新能源汽車的"神經網絡"——汽車線束。
???♂? 本期精選提問
@李工（某新能源線束企業 工藝工程師）：
"各位專家好，我是做新能源線束工藝的。以前我們主要做傳統低壓線，最近公司接了幾個新能源高壓動力線束和智能駕駛傳感器線束的項目，發現主機廠的驗收標準比以前嚴苛太多了。很多企標要求超出了現行國標的范疇。想請教一下群里的測試專家：面對高壓、高頻的新需求，能否幫我們重新梳理一份新能源汽車線束的系統化測試大綱？最核心需要把控哪些電氣和物理指標？測試方法和設備選型上有什么避坑建議？"
????? 專家解答
@國高材技術專欄主理人：
李工你好。在汽車智能化、電動化飛速迭代的當下，線束早已不是簡單的"幾根導線"。特別是高壓架構和高頻數據傳輸的引入，讓線束貫穿了極其復雜的電磁與熱環境。
做好線束的全流程測試，既是品質保障的底線，也是企業合規交付的核心。結合現行的 QC/T 29106-2014、USCAR-21、ISO 16750 等國內外核心行標，以及目前主流頭部車企的企標演進趨勢，我們為你梳理了以下這份涵蓋三大維度的新能源線束系統化測試大綱及落地建議。
核心大綱一：電氣性能指標 —— 守住"導電生命線"
電氣性能是線束的基礎核心。對于新能源汽車而言，高壓大電流與高頻信號并存，電氣測試必須做到精準量化：
? 絕緣電阻（防漏電）： 采用DC 500V進行測試，常態下線間及線地電阻需≥100MΩ；濕熱環境老化后必須≥5MΩ。絕緣不達標，在高壓系統中極易引發嚴重的短路及熱失控。
展開 新能源管理系統，讓管理更簡單！
在當今世界面臨能源危機和環境問題的背景下，大力發展新能源已經成為各國政府的普遍選擇，不僅可以解決國家的能源安全問題，還可以促進環境保護和經濟可持續發展，光伏作為新能源的一種，深受我國政府的大力支持。
光伏技術的快速發展，導致企業的管理難度加大，新能源管理系統可以實現管理的簡單化。
一、資源管理
包括對光伏企業的人力、財力、信息等資源的管理，是企業成功運營的關鍵。人是光伏企業最具活力和創造力的資源，該系統可以管理企業各個部門的員工及使用權限，從而增強組織的安全性和工作效率。財力管理直接影響到企業的收益，支持在線處理員工工資核算及外部合作分成，節省時間和成本，提高財務計算準確性和可靠性。信息資源的合理利用，可以使員工更高效地完成工作任務。
二、生產管理
對于光伏項目的建設過程進行監控、調度和優化，以提高建設效率和電站質量。能夠實現對光伏電站建設的各個環節進行實時監控和管理，包括場區土建、基裝施工、各設備安裝、電站調試等方面進行數據采集、處理、分析和展示，以實現對光伏項目全過程的監管。
三、銷售管理
存儲并有效管理潛在客戶和客戶信息，快速檢索并分配線索，創造一個結構化的工作環境，幫助員工合理安排日常工作。通過精細化客戶管理，企業能夠更好地理解客戶需求，提供個性化服務，增強客戶滿意度。支持跟蹤并分析銷售活動，提醒進行下一步操作，確保銷售機會不被忽視或遺漏。
四、客戶管理
將企業客戶管理有關的信息集成在一個平臺上，各個功能連接各部門，加強了公司的跨功能合作和信息共享，從而提升了公司的交流效率和合作效能。
展開 
新能源系統仿真測試解決方案
概述
經緯恒潤扎根現代電控系統 V 流程開發測試技術，借助近二十年仿真測試開發經驗推出的 HIRAIN TESTBASE-VVE (Virtual Vehicle Engineering) 新能源電控系統測試平臺，可為控制器底層軟件開發、應用層軟件開發、零部件測試以及整車測試等提供全方位的開發與測試環境，讓測試變得更充分，使兼顧成本控制和產品質量成為可能。
【5月24-27日 北京】新能源系統電池結構與熱分析工程項目案例專題
本課程關注的問題點
1、針對新能源汽車行業中的動力鋰電池結構安全性能進行仿真分析，依據《GB/T 31467.3-2015電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統測試規程》 第3部分的安全性要求與測試方法進行電池模組及電池包的極限強度、振動、機械沖擊、擠壓、模擬碰撞、跌落等各種類型的仿真問題進行分析。
新能源汽車動力電池系統電性能試驗研究
引言
在全球能源危機與環境污染日益嚴重的二十一世紀，新能源汽車以其獨有的優勢而備受青睞。世界各大汽車廠商紛紛布局以加快推進其技術研究與產業化。動力電池系統作為新能源汽車核心三電部件之一，其電性能將直接影響整車的動力性與續駛里程指標。因此，試驗驗證動力電池系統的電性能在新能源汽車的設計開發過程中顯得尤為重要。
本文以某公司純電動廂式輕卡用動力電池系統為研究對象，以國家標準31467.2為依據，分別從容量和能量、功率和內阻以及能量效率等5個維度試驗研究其電性能并最終給出試驗結論，以評估該動力電池系統的電性能。
1 動力電池系統電性能試驗方法
1.1 試驗對象
動力電池系統作為新能源汽車的儲能系統，是車輛重要的能量來源。測試用動力電池系統結構模型如下圖1所示，其技術參數如下表1所示。
該動力電池系統包括兩個蓄電池包（每個蓄電池包由1P6S和1P7S兩種規格的蓄電池模塊串聯而成）、一個高壓盒（內含電池管理系統（BMS）、高壓和絕緣檢測模塊以及保險絲和繼電器等部件）和若干動力線束、通訊線束等，通過CAN網絡與整車進行通訊。
1.2 試驗原理
動力電池系統電性能試驗原理如下圖2所示。BMS通過CAN總線與動力電池綜合性能測試系統建立通訊，并將動力電池系統的電壓、電流和溫度等信息上報。上位機PC對測試系統的輸出電壓、電流及BMS上報信息進行同步儲存，并將動力電池系統的單體電壓和溫度等信息作為工況截止條件，實現準確判定并自動進行工步跳轉。將動力電池系統布置在步入式高低溫交變濕熱試驗箱中，可測試其在不同環境溫度下的電性能。
展開 新能源系統仿真測試解決方案
概述
經緯恒潤扎根現代電控系統V流程開發測試技術，借助近二十年仿真測試開發經驗推出的HIRAIN TESTBASE-VVE（Virtual Vehicle Engineering）新能源電控系統測試平臺，可為控制器底層軟件開發、應用層軟件開發、零部件測試以及整車測試等提供全方位的開發與測試環境，讓測試變得更高效與充分，使兼顧成本控制和產品質量成為可能。
