實時仿真背景
在能源轉型與電力電子化浪潮下，實時仿真技術已成為電網安全、新能源設備測試的核心工具。全球范圍內，中國的遠寬能源（ModelingTech）以及RTDS、Opal-RT、Speedgoat、NI等企業各展所長，共同拓展著仿真技術的邊界。本文將從實時仿真幾大核心指標入手，剖析五大廠商的獨特優勢，展現實時仿真如何為電力、交通、新能源等領域賦能。

1.實時仿真步長
對于電力與電力電子系統的實時仿真（HIL）來說，實時仿真的時間尺度（仿真步長）是一個很重要的概念，電力與電力電子系統的實時仿真按仿真步長主要可以分為如下的兩類：基于多核CPU，仿真步長大，適用于交流電網系統；基于FPGA，仿真步長小，適用于電力電子系統。
遠寬能源：遠寬能源平臺的一個顯著特點是其強大的FPGA仿真能力，能夠在FPGA上實現低至125ns的仿真步長，這對于精確模擬高頻電力電子模塊至關重要；具備CPU多核并行仿真能力，能夠以小于或等于50μs的仿真步長對大規模新能源場站級電網進行實時仿真，兼顧電力電子細節模型仿真與系統級仿真的能力。
Opal-RT：支持CPU/FPGA混合仿真，強調模塊化擴展能力，支持超大規模集群仿真。高端英特爾 (INTEL) 多核處理器與強大的 XILINX Kintex 7 FPGA 的整合實現了較大的模擬功率和亞微秒模擬時間，提升電力電子系統仿真的精確性。
RTDS：專有IBM PPC多核處理器+FPGA架構，深耕電力系統保護與電磁暫態仿真，穩定性受電網領域認可，針對傳統電力系統組件步長通常50-100μs，針對快速開關過程的設備步長通常2-5μs。

2.實時仿真模型搭建方式
在評估實時仿真（HIL）產品時，支持電路模型搭建的方式也是一個比較重要的性能指標，這決定了用戶是否能夠自由地搭建想要模擬的電路拓撲。
遠寬能源：采用L/C開關細節模型和自研RonRoff大小電阻開關模型結合的搭建方式。對于低開關頻率的拓撲，采用LC建模的方法；對于高開關頻率的場合，用戶可以選擇RonRoff的建模方式。滿足不同開關頻率拓撲的不同仿真需求，尤其在20kHz以上的高頻場景中有效提升仿真結果的準確性。
Opal-RT：開發了基于 FPGA 的電氣硬件求解器 (eHS)，與 傳統數值積分法BE 相比，保真度有了顯著提高，尤其是在轉換器初級側諧振電感電流建模方面。
Speedgoat：開關函數建模（ABM），簡化電力電子拓撲內部的復雜度，降低對仿真硬件資源的占用，并減少模型計算量，提升計算速度，縮短仿真步長。

3.實時仿真規模
遠寬能源：單CPU核能以50μs步長仿真1000個節點電力系統網架、單臺設備可支持15個CPU Core并行仿真，支持對百兆瓦級光伏電站（包含14個光伏發電系統，每個運行12個平均值建模的光伏逆變器系統）進行實時仿真；利用多機并行技術成功實現15臺物理控制器和19臺控制代碼封裝控制器同時在環仿真。
RTDS：可處理大規模電網系統，例如包括數百個節點的交流輸電網絡、火電廠、水電站和負荷中心的主電網。
Opal-RT：OP4500 可模擬電網，節點多達約200個。

4.實時仿真模型兼容性
遠寬能源：兼容Simulink模型，一鍵編譯；提供Python自動化測試API及HIL Scope工具，提升用戶研發效率；上位機全中文支持，適配本土用戶開發習慣。
Speedgoat：原生集成MATLAB/Simulink，支持從控制算法到物理模型的無縫銜接，覆蓋汽車、航空等跨領域應用。
NI：支持MATLAB/Simulink，且支持與多種第三方物理模型和仿真軟件集成，例如車輛動力學領域的CarSim、IPG CarMaker、VIRES VTD，以及多領域仿真工具AMESim等。

結語
實時仿真技術的競爭本質是行業需求的多樣化映射——無論是遠寬能源在多機并行與高頻電力電子仿真中的敏捷創新，還是RTDS在電網保護領域的深厚積淀，Opal-RT的開放集成生態，Speedgoat的跨學科覆蓋能力，NI靈活性高、軟硬件通用性強，都在共同拓展仿真技術的應用深度與廣度。未來，隨著碳中和目標的推進，實時仿真技術將更緊密融合AI與云計算，成為能源革命不可或缺的“數字引擎”。

審核編輯 黃宇