某光伏電站儲(chǔ)能系統(tǒng)建模與相關(guān)設(shè)計(jì)案例概述我們需要設(shè)計(jì)出一套合適的儲(chǔ)能系統(tǒng)，該儲(chǔ)能系統(tǒng)必須滿足光伏系統(tǒng)的發(fā)電量高于電網(wǎng)對(duì)于光伏系統(tǒng)電能的需求量的時(shí)候，儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠利用儲(chǔ)能蓄電池儲(chǔ)存系統(tǒng)發(fā)出的多余的電量。在光伏系統(tǒng)的發(fā)電受到周圍環(huán)境因素引起波動(dòng)的時(shí)候能夠保持光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定。儲(chǔ)能系統(tǒng)在進(jìn)行充放電的時(shí)候儲(chǔ)能電池的電量受到控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與保護(hù)，防止儲(chǔ)能系統(tǒng)電池由于不合理的進(jìn)行過度充放電導(dǎo)致儲(chǔ)能系統(tǒng)蓄電池?zé)o法恢復(fù)的內(nèi)部損害。圖4-1帶有儲(chǔ)能系統(tǒng)的光伏電站的能量流動(dòng)圖1.1儲(chǔ)能系統(tǒng)雙向能量變換控制電路的建立與參數(shù)設(shè)置1.1.1儲(chǔ)能系統(tǒng)雙向能量變換控制電路路模型的建立蓄電池要具有充放電的功能就要由充放電控制電路進(jìn)行相應(yīng)的控制。往往我們可以控制一些相應(yīng)的開關(guān)器件來實(shí)現(xiàn)對(duì)于電路的充放電控制。一種常見的雙向直流充放電電路如下圖所示：圖4-2蓄電池雙向能量控制電路電路中電容器起到穩(wěn)壓濾波的作用。開關(guān)管Q1,Q2配合二極管D1,D2,在蓄電池充放電的不同時(shí)期通過對(duì)開關(guān)的控制實(shí)現(xiàn)雙向能量傳輸?shù)淖饔?。電感器件起到續(xù)流作用，維持系統(tǒng)的連續(xù)供電[11]。通過控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)閉的時(shí)間比，來實(shí)現(xiàn)升降壓的需求。該系統(tǒng)就是我們常見的Buck?Boost電路。1.1.2儲(chǔ)能系統(tǒng)控制電路參數(shù)的設(shè)置現(xiàn)在Simulink下搭建儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的仿真電路，如下圖所示圖4-3雙向電能轉(zhuǎn)換控制電路模型的建立在seriesRLCBranch模塊下對(duì)控制電路中的電感值與電容值進(jìn)行設(shè)置，有關(guān)的設(shè)置如圖所示：圖4-4seriesRLCBranch模塊圖4-5L設(shè)置的數(shù)值圖4-6電容C1設(shè)置的數(shù)值圖4-6電容C設(shè)置的數(shù)值1.2儲(chǔ)能系統(tǒng)電池的建模與參數(shù)設(shè)計(jì)首先我們打開MATLAB中Simulink的電氣元件庫在ExtraSources庫中找到Battery模塊，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的設(shè)置電源模塊如下圖所示：圖4-7Simulink中的電源模塊接下來我們要對(duì)要設(shè)計(jì)的儲(chǔ)能系統(tǒng)的電源模塊進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置，我們通過選擇Parameters下的鋰電池。設(shè)置電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓為600V，額定容量為9.6Ah，初始SOC為90%，響應(yīng)時(shí)間為30s。相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下圖所示：圖4-8鋰電池的相關(guān)參數(shù)1.3光伏電站儲(chǔ)能系統(tǒng)模型的建立儲(chǔ)能電池通過雙向電能傳送電路連接直流母線部分實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存與釋放[12]。根據(jù)上文中的依據(jù)我們?cè)赟imulink中我們建立相應(yīng)的控制模型，如圖下所示：圖4-9儲(chǔ)能系統(tǒng)整體仿真模型我們可以對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的模型進(jìn)行封裝，封裝后的模型如圖所示：圖4-10儲(chǔ)能系統(tǒng)封裝后的模型S1和S2為控制儲(chǔ)能系統(tǒng)開關(guān)管的PWM脈沖信號(hào)，ISC容量，+，?變換器的正負(fù)極。1.4儲(chǔ)能電池充放電的控制儲(chǔ)能系統(tǒng)的蓄電池的充電控制方式按照原理通常被分為恒定的電壓控制下的充電方式與恒定的電流的相關(guān)控制下的充電方式。通過仔細(xì)推敲后，本文決定對(duì)儲(chǔ)能電池采用恒壓恒流充放電的控制的方式該系統(tǒng)的控制框圖如下圖所示：圖4-11恒壓恒流充放電系統(tǒng)控制框圖儲(chǔ)能電池受到過度充電或者過度放電的過程就會(huì)給電池內(nèi)部帶來無法復(fù)原的損害。所以我們一定要嚴(yán)格控制電池的充放電深度。根據(jù)光伏電站電池的充放電規(guī)格，我們要對(duì)電池的充放電程度進(jìn)行設(shè)定[13]。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)我們把電池的電量為20%~100%，當(dāng)電池電量過低控制電路會(huì)鎖定電池的放電，電池停止對(duì)外輸出能量。當(dāng)電池電量充滿時(shí)，控制電路停止對(duì)儲(chǔ)能電池供電。防止電池的過充與過放，保障電池的運(yùn)行安全[14]。蓄電池雙閉環(huán)控制電路仿真模型，如下圖所示：圖4-12蓄電池雙閉環(huán)控制仿真電路同樣我們也對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行封裝，封裝后的電路如下圖所示：圖4-13蓄電池雙閉環(huán)控制系統(tǒng)封裝模型S1,S2,接儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制電路，控制脈沖PWM可控制儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電。Vdc表示負(fù)載電壓，Isc表示蓄電池電流，SOC表示蓄電池電量。1.5本章小結(jié)光伏電站的輸出易受環(huán)境影響，光伏電站的發(fā)電規(guī)律與電網(wǎng)的用電規(guī)律往往不匹配造成資源的浪費(fèi)。因此我們需要設(shè)計(jì)出一套儲(chǔ)能裝置，儲(chǔ)能裝置能夠在光伏發(fā)電功率大于用電需求時(shí)儲(chǔ)存多余電量，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)電功率突然下降時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠釋放電能維持系統(tǒng)穩(wěn)定[15]。系統(tǒng)采用Buck?Boost電路實(shí)現(xiàn)蓄電池充放電的雙向控制，