本站小編為你精心準(zhǔn)備了光伏發(fā)電系統(tǒng)混合儲能控制分析參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

光伏發(fā)電系統(tǒng)具有不確定性和間歇性等特點，在當(dāng)中添加儲能裝置能夠穩(wěn)定系統(tǒng)輸出功率，從而降低對電網(wǎng)和敏感負荷的沖擊。系統(tǒng)發(fā)電時，輸出功率的波動及負載突變，會直接引起直流母線電壓的不穩(wěn)定，從而使供電的電能質(zhì)量受到影響。因此，合理控制混合儲能系統(tǒng)，既有利于保持光伏發(fā)電系統(tǒng)瞬時功率的平衡，也有利于維持直流母線電壓的穩(wěn)定。

1基于混合儲能的光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

帶有并利用混合儲能系統(tǒng)裝置進行功率匹配的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。此發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理是將儲能單元和光伏發(fā)電單元的接口變換器并聯(lián)于直流母線，再通過逆變器經(jīng)靜態(tài)開關(guān)與配電網(wǎng)相連接。光伏板利用單向Boost變換器把輸出電壓抬升至直流母線需要的電壓，與此同時，實現(xiàn)最大功率點跟蹤（maximumpowerpointtracking,MPPT）控制。混合儲能系統(tǒng)分別利用兩電平雙向Buck/BoostDC/DC變換器能量的雙向流動。變換器既能夠工作于逆變狀態(tài)，又可以實現(xiàn)從直流側(cè)到交流側(cè)的能量傳遞，同樣也能在整流狀態(tài)中運行，為蓄電池和超級電容器進行充電，或為直流側(cè)直流負載供電。中心控制器和底層控制器共同構(gòu)成的控制電路作為STM32微控制器的核心，采用分層系統(tǒng)能量來進行調(diào)度和優(yōu)化管理。中心控制器是通過總線和底層的各個控制器來進行通信的，從而在整體上實現(xiàn)調(diào)度和管理的作用。各個底層控制器依據(jù)中心控制器的命令，輸出對應(yīng)的控制信號，進而維持系統(tǒng)功率的平衡。中心控制器是通過與總線和底層的各個控制器進行通信來實現(xiàn)整體上的管理調(diào)度作用。各個底層的控制器都根據(jù)中心控制器發(fā)出的命令，再輸出對應(yīng)的控制信號，以此來維持系統(tǒng)功率的平衡。

2光伏系統(tǒng)中的并網(wǎng)發(fā)電

2.1并網(wǎng)發(fā)電中的最大功率跟蹤光伏電源既不是恒流源，也不是恒壓源，伏電池P-U特性的dP／dU變化特征如圖2所示。由圖2可看出，在一定的光照與溫度條件下，電壓Vm時的功率最大，并且當(dāng)光照和溫度發(fā)生變化時，最大功率點也隨之發(fā)生改變。為了提高光伏利用率，發(fā)電功率應(yīng)一直處于最大值，并由MPPT進行控制。

2.2并網(wǎng)發(fā)電中的并網(wǎng)逆變并網(wǎng)功率的輸出應(yīng)根據(jù)計劃進行，一般要求電流的諧波小、波形好，功率因數(shù)最好是1，因此逆變器需要根據(jù)給定的功率參考值進行并網(wǎng)控制。逆變器控制框圖如圖3所示，將采集到的電網(wǎng)側(cè)三相交流電流變換為id、iq，再分別將其與出力參考值作差，因僅輸出有功，故iq=0；得到的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)后進行解耦控制，最后把得到的ud、ud與網(wǎng)側(cè)電壓相角θ一同輸人矢量變換，利用變換后的輸出值進行空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)，從而產(chǎn)生6路脈沖，最終使逆變并網(wǎng)控制得以實現(xiàn)。

3混合儲能系統(tǒng)的控制原理

制定調(diào)度與管理混合儲能能量的原則，應(yīng)考慮到儲能器件特性和運行成本，即優(yōu)先對功率密度大的超級電容器進行充放電，且為能及時平滑功率，超級電容器要承擔(dān)高頻波動的功率；盡量減少蓄電池的充放電次數(shù)，長期波動的低頻功率由能量密度大的蓄電池來承擔(dān)，與此同時，當(dāng)超級電容器的荷電狀態(tài)達到極限時，應(yīng)對其給予充放電的功率支持。混合儲能系統(tǒng)是采用Buck—Boost型雙向DC—DC變換器來實現(xiàn)各個儲能器件與直流母線的分項連接。

儲能系統(tǒng)在進行充電時，變換器工作處于Buck模式；而放電時，變換器工作處于Boost模式。按照混合儲能系統(tǒng)三級功率的分配策略，混合儲能系統(tǒng)中超級電容器和蓄電池的功率參考值Pb和Pc由功率分配單元器件來提供。蓄電池的充放電控制框圖如圖4所示。蓄電池僅需按照給定的功率參考值Pb來運行即可，控制方法較簡單且方便操作。Pb值除以蓄電池端口檢測到的電壓值，得到變換器的電感電流參考值I‘L，該參考值與實際反饋的電感電流所作的差值在經(jīng)過PI補償后，作為PWM信號輸入系統(tǒng)，從而產(chǎn)生變換器脈沖調(diào)制。超級電容器變換器控制一般采用電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)并帶有電感電流前饋的方式。

超級電容器既需要按功率分配器件單元給定的功率參考值Pc進行充放電，同時也需要穩(wěn)定的直流母線電壓，以保證為直流母線隨機功率提供足夠的能量。給定的參考電壓值U’DC與實際檢測到的直流母線電壓值作差，經(jīng)PI補償后輸出電感電流參考值I’L。給定功率參考值Pc除以實際檢測到的超級電容器端口電感電流值I”L作為前饋值，同值I’L相加后與電感電流值IL作差，再經(jīng)過PI補償后輸入PWM，以此產(chǎn)生變換器的調(diào)制脈沖。混合儲能系統(tǒng)采用這種控制方法可以實現(xiàn)根據(jù)三級式功率的分配策略來對充放電功率進行分配與控制，在滿足系統(tǒng)并網(wǎng)功率的同時，穩(wěn)定住直流母線的電壓，從而確保隨機負荷的供電需求。

4結(jié)束語

混合儲能單元裝置對光伏發(fā)電系統(tǒng)起到重要作用。混合儲能裝置既有利于穩(wěn)定系統(tǒng)的輸出功率，也可降低對電網(wǎng)和敏感負荷的沖擊。因此，對混合儲能系統(tǒng)提出合理的運行方案和控制策略，可以有效保證光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全運行，并能大幅度提升儲能單元器件的利用效率，從而實現(xiàn)更高的經(jīng)濟實用價值。

作者：朱瑞 李保鵬 單位：新疆希望電子有限公司