闪充站：“光储充”一体化仿真

1 “光储充”一体化

比亚迪闪充站单枪充电功率高达1500kW，若直接接入电网将带来剧烈的功率冲击。为此，比亚迪采用“光储充一体化”方案，在充电桩侧集成超级快放储能系统，形成“闲时蓄能、闪充时快速释放”的缓冲机制。其充电模式可能分为3种：

• 闪充模式

如下图所示，充电功率由3部分提供：储能电站、电网、光伏。储能电站提供的功率明显大于从电网取电的功率。

• 电网直充模式

 

• 储能电池补电

 

2 长周期的经济性分析的建模方式

闪充站配备了成本高昂的储能电站，如何建模分析长周期的投资回报率？此时最适合的建模方式将是全直流建模，不需要考虑交流侧的建模。下图是一个微电网的全直流建模，用于分析ROI/OPEX/ CAPEX/ CAGR/碳排放等。该模型包含了数据中心、储能电站、柴油发电机组、光伏、风电、住宅负荷、微电网控制器。电网直接通过电压源或者功率源接到直流母线上，忽略掉电网和变流器建模。

 

微电网

 

 

 

3 考虑交流侧的建模方式——采用平均模型

为了考虑交流侧，电网侧就不能简单用功率源或者电压源来代替。此时变流器可以采用平均模型，避免建立详细的开关管。这种建模方式可以得到更准确的电池动态负荷（捕捉动态电压/电流响应和产热、控制延迟、电池以及变流器的损耗（产热）、交流电路/变压器损耗、电压跌落、母线电压波动、PQ控制策略、电流环控制、PLL（锁相环）稳定性、多机并联环流等。下图为本例的建模方式，从高压电网经过变压器变压为低压电网，再经过PCS连接到直流母线。光伏通过DCDC连接到直流母线。在该交直流建模中，需要额外考虑网侧的控制策略（如PQ控制）。

4 详细开关管的模型——变流器PCS

该类建模方式要涉及变流器的调制策略、调制频率以及器件级别的选型和优化，计算速度慢。本例为一个经典的Vienna 整流器+双有源桥（DAB）的变流器（PCS）架构，用于将380V的交流电网整流为800V的直流。其中选用SiC 的MOSFET 开关管，Vrate为1200V。整流器采用滞环电流控制，DAB采用移相控制。这类模型适用于开关管选型、PCS拓扑设计、调制策略优化等场景。

5 总结

本文系统介绍了基于GT-SUITE平台对比亚迪闪充站“光储充”一体化系统的多层级仿真方法。GT-SUICE具备电、热、流体、控制与电化学等多物理场联合仿真能力，能够覆盖从微秒级电力电子开关行为到小时级系统经济性分析的跨尺度建模需求。针对闪充站的不同仿真目标，本文提出了三种建模策略：

• 全直流建模适用于长周期投资回报率（ROI）与经济性分析；
• 交流侧平均模型适用于研究并网控制策略、动态响应、电压波动及系统损耗；
• 详细开关管模型适用于PCS拓扑设计与调制策略优化。