光伏電站儲能系統(tǒng)的仿真分析案例概述1.1含儲能系統(tǒng)的南疆光伏電站的整體設(shè)計方案雙向雙向DC/DC變換器+Q年D?P"edW母線電壓外環(huán)U電流內(nèi)環(huán)蓄電池個i0sBcCaccUdc_ref電壓電流雙閉環(huán)-回圖5-2含有儲能系統(tǒng)的南疆光伏電站儲能系統(tǒng)仿真模型該系統(tǒng)的控制思路是我們上文中提及的電壓電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)對系統(tǒng)進(jìn)行自動控制，該系統(tǒng)的控制宗旨是保證系統(tǒng)輸出穩(wěn)定保證電網(wǎng)側(cè)波動范圍在預(yù)期范1.2對含有儲能的南疆光伏電站整體系統(tǒng)輸出的仿真分析對整體系統(tǒng)仿真之前我們需要對光伏電站的一些輸入量進(jìn)行設(shè)置，根據(jù)經(jīng)驗我們設(shè)置太陽的光照功率為800W/m2,直流母線電壓值被設(shè)置為700V。系統(tǒng)開始仿真的時間被我們調(diào)整為Os開始，之后完成相應(yīng)的仿真。1.2.1對含有儲能的南疆光伏電站發(fā)電端的仿真分析對系統(tǒng)的一些數(shù)值設(shè)定完成之后，再對系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。系統(tǒng)開始運行后發(fā)電端側(cè)輸出的功率、電壓、電流變化曲線如下圖所示。240240000050.10.15根據(jù)母線上的電容的輸出波形可以知道，起初電容電壓出現(xiàn)波動，表明此時電容進(jìn)行充電。大概0.06s后電壓保持穩(wěn)定說明了交直流電路的功率相平衡，母線電壓維持700V左右保持不變。1.2.2含有儲能系統(tǒng)的南疆光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)端的仿真分析經(jīng)過理論分析我們知道當(dāng)光伏剛開始并網(wǎng)運行時光伏發(fā)電部分尚未達(dá)到最大輸出功率，上文中我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)剛開始并網(wǎng)運行時，其輸出電壓基本保持恒定，但是輸出電流波動范圍較大。因而經(jīng)分析我們知道，系統(tǒng)起初并網(wǎng)運行時其電流波動較大。為了驗證我們設(shè)計的系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行，所以我們要對并網(wǎng)側(cè)輸出曲線圖進(jìn)行分析。系統(tǒng)并網(wǎng)側(cè)輸出電壓、電流的曲線圖如下圖所示：由圖可知并網(wǎng)側(cè)電路的輸出電壓保持恒定，因為并網(wǎng)側(cè)的電壓為電網(wǎng)的系統(tǒng)電壓，因而電網(wǎng)側(cè)電壓基本恒定不變。根據(jù)圖像可知，起初并網(wǎng)時系統(tǒng)電流發(fā)生波動，系統(tǒng)在0.2s左右電流基本維持恒定，理論與仿真結(jié)果一致驗證了我們方案的可靠性與正確性。驗證系統(tǒng)的穩(wěn)定性我們還要對并網(wǎng)段電流的頻率譜段進(jìn)行分析，若系統(tǒng)的輸出諧波失真度滿足要求則證明了系統(tǒng)并網(wǎng)的可靠性。并網(wǎng)輸出端電流頻譜圖，如下圖所示：10圖5-6含有儲能系統(tǒng)的南疆光伏電站并網(wǎng)輸出端電流頻譜圖又上圖所知系統(tǒng)輸出側(cè)的總諧波失真度為2.16%,驗證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。故我們的系統(tǒng)符合要求。1.2.3含有儲能系統(tǒng)的南疆光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)后蓄電池的輸出功率分析由上文中我們對于系統(tǒng)并網(wǎng)后的輸出圖像知系統(tǒng)剛開始并網(wǎng)工作時，光伏發(fā)電端輸出功率并未達(dá)到穩(wěn)定值但直流側(cè)輸出電壓基本保持不變，說明光伏系統(tǒng)剛進(jìn)行并網(wǎng)時蓄電池系統(tǒng)對母線放電維持母線平衡。為了再次驗證系統(tǒng)的正確性，我們再對并網(wǎng)運行后蓄電池的輸出功率及蓄電池的內(nèi)部電量變化進(jìn)行相關(guān)的分析。并網(wǎng)后蓄電池的輸出功率曲線圖如下圖所示：100.050.10.15還由上圖5-7、圖5-8,可知光伏系統(tǒng)在開始并網(wǎng)后能夠釋放電能維持系統(tǒng)電1.3對于南疆光伏電站儲能系統(tǒng)的進(jìn)一步分析上文中已經(jīng)對含有儲能系統(tǒng)的光伏電站輸出的相關(guān)仿真數(shù)據(jù)已經(jīng)進(jìn)行了相Simscape/PowerSystems/SpecializedTechnology/FundamentalDSimscapeAdditionalMeasurements甲三圖5-9Simulink中的受控電壓源模塊組裝好的受控電壓源的模型如下圖所示：口口+□四R口圖5-10組裝好的受控電壓源模型1.3.2對南疆光伏電站儲能系統(tǒng)直流母線端的相關(guān)分析上文中我們已經(jīng)提到了，本篇設(shè)計采用的電壓、電流雙閉環(huán)PI控制系統(tǒng)。我們設(shè)置電壓環(huán)PI調(diào)節(jié)器的兩個參數(shù)分別被設(shè)置為Kp=0.3,Ki=15;電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)設(shè)置為Kp=1,Ki=30。對于仿真算法的選擇，往往需要大量的工程實踐來尋找最適合控制算法。經(jīng)過仿真驗證我們采用ode23tb為蓄電池的控制算法。然后我們需要對我們需要的仿真時間來控制，我們根據(jù)實際需要設(shè)置仿真開始于Os,結(jié)束于2s。設(shè)置蓄電池在0.5s~1.2s時進(jìn)行放電，1.2s后蓄電池進(jìn)行充電。對相關(guān)參數(shù)設(shè)置好后，人后進(jìn)行相應(yīng)的仿真分析。儲能電池充放電時直流母線上的電壓變化曲線如下圖所示。0圖5-11南疆光伏電站儲能電池充放電時直流母線電壓變化曲線從圖5-11的曲線變化圖像我們得出蓄電池進(jìn)行放電時，母線電壓有小的波動后立馬恢復(fù)平衡。說明光伏電池板的發(fā)電功率下降后儲能電池能夠及時釋放電能維持系統(tǒng)平衡。當(dāng)母線上的功率充裕時母線電壓會有極短的波動時間，說明直流母線在發(fā)電量充足時供電能力大于此時的電網(wǎng)需求會對母線電壓造成短時間的波動。母線電壓在儲能電池切換至充電方式后電壓立即恢復(fù)平衡，說明儲能電池能夠及時的吸收母線上多余的功率讓系統(tǒng)再度平衡。1.3.3對南疆光伏電站儲能系統(tǒng)蓄電池的相關(guān)分析分析儲能電池相關(guān)參數(shù)的變換能夠讓我們知道，我們的儲能系統(tǒng)的相關(guān)控制對于儲能電池的控制有沒有達(dá)到相關(guān)的要求。儲能電池輸出電流，電壓變化曲線如下圖所示：0壓壓由儲能電池的端電壓的變換曲線我們可以看到隨著放電的深入蓄電池壓才能有效地對蓄電池進(jìn)行充電，所以蓄電池開始充電后端電壓會明顯上升。由圖像可知，理論與仿真結(jié)果相符合進(jìn)一步驗證了儲能控制的合理性與有效性。前面根據(jù)仿真結(jié)果我們知道了，蓄電池充放電過程中電壓方向不會改變但是電流方向會發(fā)生變換這意味著，蓄電池的輸出功率與內(nèi)部電量會發(fā)生相應(yīng)的變化。所以我們讓系統(tǒng)輸出蓄電池的輸出功率與內(nèi)部電量便變化的曲線圖，來做進(jìn)一步儲能蓄電池的輸出功率變化曲線如下圖所示：巨巨圖5-14南疆光伏電站儲能系統(tǒng)蓄電池在控制條件下的輸出功率變化圖形根據(jù)上文中對蓄電池的相關(guān)分析結(jié)合圖5-14,蓄電池在0.5s左右輸出功率有小粉微波動。蓄電池輸出功率相對比較平穩(wěn)。1.2s之后蓄電池輸出功率為負(fù)，驗證了我們在上文中的論證。同時曲線輸出波形變化規(guī)律與上文中的理論推導(dǎo)相符合驗證了系統(tǒng)的有效性，證明了我們方案的合理性。儲能系統(tǒng)蓄電池電量變化曲線如下圖所示：0壓圖5-15南疆光伏電站儲能系統(tǒng)蓄電池在控制條件下內(nèi)部電量變化曲線圖根據(jù)圖像我們知道蓄電池在1.2s時蓄電池的電量變化曲線變化方向發(fā)生改