储能仿真系统-介绍与使用指南

写在前面

如果你正在自研 EMS，大概率会遇到一个问题：开环测试只能看遥测，验证不了调控策略对不对。搭实物测试场动辄百万级，大储规模更是不可能提供完善的测试环境。本文介绍一款储能仿真模拟器（EssSimulator），它在一台主机上模拟整个储能电站，通过 Modbus TCP 对外暴露与真机一致的接口，让你的 EMS 在无需实物的情况下完成闭环调控验证。

本文覆盖：它能做什么、怎么装、怎么用、怎么测异常工况。全程配截图位置说明，方便你对照操作。

一、它能做什么

一句话：用一台电脑仿真整个储能电站，让 EMS 像连真机一样连上来，读遥测、下发控制、跑闭环。

核心能力：

1. 闭环控制验证：EMS 下发功率 → 仿真器按物理规律响应 → EMS 看到反馈，验证调控策略是否正确。
2. 大储规模仿真：支持多单元 × 多 PCS × 多 BMS × 多簇拓扑，规模可配置。实物测试场根本搭不起的规模，这里改个配置就行。
3. 物理仿真：含 AC 潮流前推回代、Q-U 反馈、黑启动 V/f、励磁涌流、SOC 积分、PCS 爬坡——寄存器背后的数值有因果链，不是随机数。
4. 点表驱动：BMS / EMU / 电表点位由 CSV 定义，可替换适配不同方案。
5. 故障注入：模拟设备掉线、通讯中断、数据异常，验证 EMS 的异常处理能力。

二、5 分钟上手

2.1 环境要求

• 社区版：无需安装 .NET，下载解压直接运行（自包含单文件）
• 开发版：.NET 8 SDK

2.2 启动

# 社区版（解压后）./EssSimulator# 开发版dotnet run

启动后进入控制台可视化界面。

2.3 默认端口

以默认 2 单元社区版配置为例：

默认监听127.0.0.1，仅本机访问。远程访问走 SSH 隧道。

2.4 读一个点

# 读 BMS1 的 SOC（yc7，地址 10007，FC4，Scale 1000）mbpoll-0-t3-a1-r10007-c1-p1501127.0.0.1

2.5 闭环控制：6 步走

合单元断路器 → 启动 PCS → BMS 并网 → 读 SOC → 下发功率 → 停机

# 1. 合单元断路器（EMU yx0，FC5）mbpoll-0-t0-a1-r1000-p1601-1127.0.0.11# 2. 启动 PCS1（EMU yx3，FC5）mbpoll-0-t0-a1-r1003-p1601-1127.0.0.11# 3. BMS 一键并网（BMS yx0，FC5）mbpoll-0-t0-a1-r1000-p1501-1127.0.0.11# 4. 读 SOC（BMS yc7，FC4）mbpoll-0-t3-a1-r10007-c1-p1501127.0.0.1# 5. 下发有功 500kW（EMU yt0，FC6，Scale 10 → 写 5000）mbpoll-0-t4-a1-r40000-p1601-1127.0.0.15000# 6. 停机mbpoll-0-t4-a1-r40000-p1601-1127.0.0.10mbpoll-0-t0-a1-r1003-p1601-1127.0.0.10

三、主电气接线图

启动后选「主电气接线」进入可视化界面，展示全站拓扑：

• 220kV 纵向主回路：电网 → 主断/电表/主变
• 35kV 母线并联：负载 + 各储能单元并列挂接
• 每个单元：单元断 → 单元变 → 690V 母线 → PCS-A/B → BMS-A/B
• 连接线表示电气通道（│纵向主干、┬┴母线分支、│DC电池耦合）
  

四、故障注入：测试 EMS 的异常处理能力

这是 EMS 自研团队最关心的功能。模拟器提供 10 个标准故障场景，一键执行，验证 EMS 对设备掉线、通讯中断、数据异常的处理能力。

4.1 使用方法

在控制台命令输入菜单输入：

dpctest list autotest_fault_injection.json

执行某个场景：

dpctest bms_offline_reconnect autotest_fault_injection.json

4.2 10 个故障场景

设备掉线类（真通讯断开）：

数据异常类（通讯正常但值异常）：

[截图位置 10：EMS 侧观测到设备掉线]
建议截图内容：在 EMS 端（或 mbpoll 读点时）看到 BMS1 的数据突然不更新或连接报错。
说服力：证明仿真器的掉线对 EMS 端是真 TCP 断开，不是数据不变。

4.3 两类命令的职责

五、工况引擎：自动化调控测试

除了故障注入，模拟器还内置 8 个标准调控工况，用于验证 EMS 的正常调控能力：

工况跑完自动导出 CSV 报告（步骤结果 + 时间序列 + 关键指标）。

六、接入你的 EMS

6.1 Python 示例（30 分钟跑通）

""" EssSimulator EMS 接入示例（Python / pymodbus）30分钟快速上手：1. 安装依赖：pipinstallpymodbus2. 启动 EssSimulator（dotnet run，默认127.0.0.1）3. 运行本脚本：python quickstart.py 本脚本演示完整的闭环控制流程： 合主断/单元断 → 启动 PCS → BMS 并网 → 下发功率 → 读取反馈 → 停机 默认连接本地8单元配置（EMU 端口1601，BMS 端口1501）。"""importtimeimportsys from pymodbus.clientimportModbusTcpClient# ---------- 配置 ----------HOST="127.0.0.1"EMU_PORT=1601# EMU 单元 1（承载 PCS1/PCS2 控制）BMS_PORT=1501# BMS 路 1（承载并网控制）SLAVE_ID=1# EMU 控制点（来自 emu.csv，注意 -0 偏移：pymodbus 地址 = CSV Address - 1）EMU_UNIT_BREAKER=1000# yx0 高压断路器开合（FC5 线圈）EMU_PCS1_START=1003# yx3 PCS1 启停（FC5 线圈）EMU_PCS1_POWER=40000# yt0 PCS1 有功功率设置值（FC6 保持寄存器，Scale=10）# BMS 控制点（来自 bms_bank.csv）BMS_GRID_CONNECT=1000# yx0 一键并网脉冲（FC5 线圈）# BMS 遥测点（来自 bms_bank.csv，FC4 输入寄存器）BMS_SOC_ADDR=10007# yc7 系统SOC（Scale=1000，u16）def write_coil(client, address, value):"""写线圈（FC5）。pymodbus 用0-based 地址，CSV 是1-based，需 -1。""" rr=client.write_coil(address -1, bool(value),slave=SLAVE_ID)ifrr.isError(): raise RuntimeError(f"写线圈 {address} 失败: {rr}")print(f" 写线圈 {address} = {int(value)}")def write_register(client, address, value):"""写保持寄存器（FC6）。""" rr=client.write_register(address -1, int(value),slave=SLAVE_ID)ifrr.isError(): raise RuntimeError(f"写寄存器 {address} 失败: {rr}")print(f" 写寄存器 {address} = {int(value)}")def read_input_register(client, address,count=1):"""读输入寄存器（FC4）。""" rr=client.read_input_registers(address -1, count,slave=SLAVE_ID)ifrr.isError(): raise RuntimeError(f"读输入寄存器 {address} 失败: {rr}")returnrr.registers[0]ifcount==1elserr.registers def read_holding_register(client, address,count=1):"""读保持寄存器（FC3）。""" rr=client.read_holding_registers(address -1, count,slave=SLAVE_ID)ifrr.isError(): raise RuntimeError(f"读保持寄存器 {address} 失败: {rr}")returnrr.registers[0]ifcount==1elserr.registers def main(): emu=ModbusTcpClient(HOST, EMU_PORT,timeout=5)bms=ModbusTcpClient(HOST, BMS_PORT,timeout=5)ifnot emu.connect(): print(f"无法连接 EMU {HOST}:{EMU_PORT}，请确认 EssSimulator 已启动")sys.exit(1)ifnot bms.connect(): print(f"无法连接 BMS {HOST}:{BMS_PORT}")sys.exit(1)print(f"已连接 EMU({EMU_PORT}) 和 BMS({BMS_PORT})\n")try:# 1. 合单元高压断路器print("[1/6] 合单元高压断路器")write_coil(emu, EMU_UNIT_BREAKER,1)time.sleep(1)# 2. 启动 PCS1print("[2/6] 启动 PCS1")write_coil(emu, EMU_PCS1_START,1)time.sleep(1)# 3. BMS 一键并网（脉冲）print("[3/6] BMS 一键并网")write_coil(bms, BMS_GRID_CONNECT,1)time.sleep(2)# 4. 读取当前 SOCprint("[4/6] 读取 BMS SOC")raw_soc=read_input_register(bms, BMS_SOC_ADDR)soc=raw_soc /1000.0# Scale=1000print(f" 当前 SOC = {soc:.3f} (raw={raw_soc})")# 5. 下发有功功率 500kW（Scale=10 → 寄存器值 5000）print("[5/6] 下发 PCS1 有功 500kW")target_kw=500write_register(emu, EMU_PCS1_POWER, target_kw *10)time.sleep(5)# 6. 停机print("[6/6] 停机")write_register(emu, EMU_PCS1_POWER,0)time.sleep(1)write_coil(emu, EMU_PCS1_START,0)print("\n闭环示例完成。")except Exception as e: print(f"\n执行异常: {e}",file=sys.stderr)sys.exit(1)finally: emu.close()bms.close()if__name__=="__main__":main()

示例代码完成完整闭环：合断 → 启动 PCS → BMS 并网 → 读 SOC → 下发功率 → 停机。

6.2 C# 示例

// EssSimulator EMS 接入示例（C# / NModbus） // // 30 分钟快速上手： // 1. 创建一个控制台项目，NuGet 安装 NModbus // 2. 把本文件复制进去，dotnet run // // 本示例演示完整闭环：合断 → 启动 PCS → BMS 并网 → 下发功率 → 读反馈 → 停机 using System; using System.Threading.Tasks; using NModbus; namespace EmsQuickstartCSharp { class Program { const string Host = "127.0.0.1"; const int EmuPort = 1601; const int BmsPort = 1501; const byte SlaveId = 1; // EMU 控制点（emu.csv，地址为 1-based，NModbus 需 -1） const int EmuUnitBreaker = 1000; // yx0 高压断路器（FC5 线圈） const int EmuPcs1Start = 1003; // yx3 PCS1 启停（FC5 线圈） const int EmuPcs1Power = 40000; // yt0 PCS1 有功设置（FC6 保持寄存器，Scale=10） // BMS 控制点（bms_bank.csv） const int BmsGridConnect = 1000; // yx0 一键并网脉冲（FC5 线圈） // BMS 遥测点 const int BmsSocAddr = 10007; // yc7 系统SOC（FC4 输入寄存器，Scale=1000） static async Task Main(string[] args) { var emuFactory = new NModbus.ModbusFactory(); var bmsFactory = new NModbus.ModbusFactory(); using var emuTcp = new System.Net.Sockets.TcpClient(Host, EmuPort); using var bmsTcp = new System.Net.Sockets.TcpClient(Host, BmsPort); var emuMaster = emuFactory.CreateMaster(emuTcp); var bmsMaster = bmsFactory.CreateMaster(bmsTcp); Console.WriteLine($"已连接 EMU({EmuPort}) 和 BMS({BmsPort})\n"); // 1. 合单元高压断路器 Console.WriteLine("[1/6] 合单元高压断路器"); await emuMaster.WriteCoilAsync(SlaveId, EmuUnitBreaker - 1, true); await Task.Delay(1000); // 2. 启动 PCS1 Console.WriteLine("[2/6] 启动 PCS1"); await emuMaster.WriteCoilAsync(SlaveId, EmuPcs1Start - 1, true); await Task.Delay(1000); // 3. BMS 一键并网（脉冲） Console.WriteLine("[3/6] BMS 一键并网"); await bmsMaster.WriteCoilAsync(SlaveId, BmsGridConnect - 1, true); await Task.Delay(2000); // 4. 读取 SOC Console.WriteLine("[4/6] 读取 BMS SOC"); var socRaw = (await bmsMaster.ReadInputRegistersAsync(SlaveId, BmsSocAddr - 1, 1))[0]; double soc = socRaw / 1000.0; Console.WriteLine($" 当前 SOC = {soc:F3} (raw={socRaw})"); // 5. 下发有功 500kW（Scale=10 → 5000） Console.WriteLine("[5/6] 下发 PCS1 有功 500kW"); await emuMaster.WriteSingleRegisterAsync(SlaveId, EmuPcs1Power - 1, 500 * 10); await Task.Delay(5000); // 6. 停机 Console.WriteLine("[6/6] 停机"); await emuMaster.WriteSingleRegisterAsync(SlaveId, EmuPcs1Power - 1, 0); await Task.Delay(1000); await emuMaster.WriteCoilAsync(SlaveId, EmuPcs1Start - 1, false); Console.WriteLine("\n闭环示例完成。"); } } }

samples/ems-csharp/Quickstart.cs，用 NModbus，逻辑同 Python 版。

6.3 接入步骤

1. 配置你的 EMS Modbus 主站指向模拟器 IP 和端口
2. 按你的 EMS 点表映射读写点位（点表不同可替换 CSV）
3. 先跑开环：只读遥测，确认数据合理
4. 再跑闭环：下发控制，观察反馈
5. 跑故障注入场景，验证异常处理
6. 跑工况引擎，对比你的 EMS 响应与预期

七、版本与授权

社区版无 License 时自动进入 14 天试用模式（限 2 单元）。如需商业授权，请联系我！

• 社区版下载链接

八、写在结尾

开环测试只能证明"接口通了"，闭环测试才能证明"调控策略对了"。这款工具的存在意义，就是让自研 EMS 团队在投入真机联调前，先在软件环境里把闭环跑通，把异常处理验证到位——省掉的不是测试本身，而是百万级实物测试场的代价和"上了现场才发现策略有 bug"的风险。

天道酬勤，与君共勉！

延伸阅读（同系列博客）

• 《储能仿真系统-困境和思考》
• 《储能仿真系统-需求和设计》
• 《储能仿真系统-功能和用途》
• 《储能仿真系统-真实和虚拟》
• 《储能仿真系统-总结和展望》（暂无）