用戶側(cè)分布式光伏儲(chǔ)能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究——畢業(yè)答辯ppt

1、,協(xié)調(diào)控制研究,用戶側(cè)分布式光伏儲(chǔ)能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng),協(xié)調(diào)控制設(shè)計(jì),總結(jié),課題背景介紹,在化石燃料日益枯竭的今天，可再生能源越來越被人們所注意到，而光伏產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，這無疑說明了光伏產(chǎn)業(yè)在未來能源地位中重要的位置。 分布式光伏發(fā)電也越來越受到世界各國的重視，以歐洲德國為例，其發(fā)展程度非常之快，我國也相繼出臺(tái)相關(guān)法律法規(guī)鼓勵(lì)光伏加快發(fā)展。,儲(chǔ)能技術(shù)：電磁儲(chǔ)能、機(jī)械儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能。儲(chǔ)能的接入給光伏發(fā)電有更加廣闊的前景。利用

2、儲(chǔ)能的優(yōu)點(diǎn)1.更加合理利用電能。2.起到削峰填谷的作用。3.有利于平抑電壓波動(dòng),,,分布式是指發(fā)電功率較小模塊化、分散式、布置在用戶附近的高效、可靠發(fā)電裝置。優(yōu)點(diǎn)1.就地產(chǎn)生，就地消化，也可并網(wǎng)運(yùn)行；2.清潔環(huán)保，減輕化石燃料的使用；3.電源位置十分靈活，設(shè)置小型儲(chǔ)能元件可以在一定程度上緩解用電高峰的壓力；,負(fù)荷,負(fù)荷,DC/DC,光伏,光伏,,儲(chǔ)能,本地電網(wǎng),AC/DC,,光伏,光伏,光伏,光伏,PCC,DC/DC,,

3、,DC/DC,研究內(nèi)容,,,,,,,,能量流動(dòng),能量的流動(dòng)，既可以現(xiàn)滿足儲(chǔ)能需要，也可以先滿足負(fù)載的需要，若負(fù)載所需功率大于光伏所提供的功率也可以從電網(wǎng)索取。,,二、理論建模及仿真,,,實(shí)際光伏電池的等效電路,理想光伏等效圖,PV（光伏電池板）為什么會(huì)產(chǎn)生電？,說白了就是由于受到光照后，電子的漂移從而產(chǎn)生電動(dòng)勢。,,針對(duì)此模型，參照相關(guān)文獻(xiàn)資料，利用MATLAB軟件，進(jìn)行PV的搭建。,,,,,PV測試,隨著光照強(qiáng)度和溫度的變化，其輸出的

4、功率也不一致，將其做一次全局掃描并記錄其功率隨電壓的變化曲線,改變光照條件的仿真測試,改變溫度條件的仿真測試,MPPT設(shè)計(jì),根據(jù)以上測試，說明了不同溫度和條件下，其輸出功率也不同，但光伏發(fā)電需要盡快回收成本，所以需要使PV時(shí)刻工作在最大功率點(diǎn)，這便產(chǎn)生了MPPT最大功率跟蹤器也叫能量優(yōu)化器,MPPT的工作就是要找到最大功率點(diǎn)，并且保證輸出電壓一直位于該對(duì)應(yīng)點(diǎn)附近,,1、擾動(dòng)觀察法2、電導(dǎo)增量法3、恒定電壓法（0.71）和短路電流法（

5、0.91）4、人工智能調(diào)節(jié),本次仿真采用的是擾動(dòng)觀察法，簡單常用且易理解，但也存在可以優(yōu)化的空間。其原理是在此刻給電壓一個(gè)擾動(dòng)量，觀察輸出功率的變化，若功率減小則沿?cái)_動(dòng)反方向控制電壓。,優(yōu)化方向：擾動(dòng)步長的選取。,,,,根據(jù)流程圖進(jìn)行MPPT的搭建。,但如何來控制電壓？,DC-DC boost升壓電路,,通過mppt輸出占空比參數(shù)。由MATLAB自帶模塊生成PWM對(duì)boost電路進(jìn)行控制。從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)MPPT控制器的功能。但大多

6、參考資料選用BUCK電路。,輸出功率,工作電壓,紅線后電壓擾動(dòng)繼續(xù)，輸出功率已達(dá)到最大點(diǎn),儲(chǔ)能元件,儲(chǔ)能是十分重要的一環(huán)，若隨太陽光和溫度的變化，輸出電壓也會(huì)隨之而改變，可以用DC-DC閉環(huán)來調(diào)節(jié)這一誤差，但勢必增大系統(tǒng)復(fù)雜和影響系統(tǒng)穩(wěn)定也會(huì)損耗電能。本次仿真利用大容量的儲(chǔ)能設(shè)備來平抑電壓變化的問題。儲(chǔ)能設(shè)備為12V。,soc,端電壓,隨著SOC的不同，端電壓也會(huì)產(chǎn)生變化。為此做仿真進(jìn)行驗(yàn)證,,放電仿真,充電仿真,時(shí)間,端電壓,隨著

7、時(shí)間的增加，端電壓從0一直到達(dá)12V。,,DC-AC-DC升壓電路設(shè)計(jì)與測試,為什么需要DC-AC-DC電路？需要將蓄電池端電壓升高到400V配合并網(wǎng)需要也就是直流母線。簡單來說就是先逆變?cè)谏龎鹤詈蟛豢卣?。完?2V-400V的直流升壓?；蛘咭部梢杂猛仆祀娐?。,開環(huán),閉環(huán)電流環(huán)（內(nèi)）電壓環(huán)（外）,開環(huán)與閉環(huán)都進(jìn)行了設(shè)計(jì)和測試，但仿真中只用了開環(huán)，因?yàn)榧热磺岸说碾妷阂呀?jīng)被大容量的蓄電池電壓鉗住，電壓也就沒有什么變化了，除非蓄電池?cái)?/p>

8、開。,,,DC-AC-DC升壓電路設(shè)計(jì)與測試,經(jīng)逆變器后的電壓。,經(jīng)過升壓變壓器的電壓,經(jīng)過不控整流橋后的電壓,DC-AC-DC滿足要求完成了12V直流到400V之流的升壓。,并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)與測試,并網(wǎng)逆變器控制模式分為電流型和電壓型控制。由于在剛開始的時(shí)候考慮到PCC電壓不能被并網(wǎng)逆變器改變，就放棄了電壓型控制。便失去了離網(wǎng)運(yùn)行的機(jī)會(huì)。,,,本次仿真采用的是橋側(cè)電感電流控制方案，以下是控制系統(tǒng)框圖和復(fù)頻域等效電路圖。,并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)

9、與測試,,電網(wǎng)電壓波形,并網(wǎng)電流波形,通過調(diào)節(jié)并網(wǎng)電流幅值給定來調(diào)節(jié)并網(wǎng)有功功率。,,給定橋側(cè)電感電流為20A,,,并網(wǎng)電流相位跟蹤了電網(wǎng)電壓相位，且電流幅值達(dá)到給定，滿足并網(wǎng)條件。,,通過調(diào)節(jié)相位角δ來控制無功功率,,在此加負(fù)載,整體仿真圖,整體框圖中實(shí)現(xiàn)了光伏儲(chǔ)能與并網(wǎng)。以下是能量流動(dòng)的仿真波形。,,即實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)功率加儲(chǔ)能功率等于光伏輸出功率。,此時(shí)并網(wǎng)的波形，（為了能觀察的清楚）將電流放大了20倍。,此時(shí)并網(wǎng)的電流波形,+,=,,

10、也可以實(shí)現(xiàn)光伏直接向本地電網(wǎng)并網(wǎng)。,,將儲(chǔ)能去掉后得到的功率流動(dòng)波形。,此時(shí)并網(wǎng)的波形，（為了能觀察的清楚）將電流放大了20倍。,此時(shí)并網(wǎng)的電流波形,,若需要蓄電池并網(wǎng)供給負(fù)載。則光伏輸出功率為零。全部由蓄電池提供。一次條件進(jìn)行仿真。如下圖。,,此時(shí)并網(wǎng)的波形，（為了能觀察的清楚）將電流放大了20倍。,光伏電池板輸出功率為零時(shí)。儲(chǔ)能并網(wǎng)直接供給負(fù)載，功率流動(dòng)波形。,此時(shí)并網(wǎng)的電流波形,,這是此時(shí)并網(wǎng)逆變器的功率給定控制。,三、協(xié)調(diào)控制,

11、進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，就必須在之前就對(duì)接入電網(wǎng)的負(fù)載功率有一個(gè)記錄，按照光伏電能輸出的多少來分配。與電網(wǎng)分?jǐn)偰芰窟M(jìn)行分配。在光伏功率不夠時(shí)，由儲(chǔ)能放電來補(bǔ)充這一缺額。又由于結(jié)合我國多數(shù)電網(wǎng)中電表大多都是單向的，即不能實(shí)現(xiàn)電表反轉(zhuǎn)，所以徹底將電能并入大電網(wǎng)將產(chǎn)生不必要的損失。且若并入大電網(wǎng)的電量達(dá)到一定值，根據(jù)潮流計(jì)算，會(huì)影響入戶電壓產(chǎn)生變化，影響用戶正常使用。,由此設(shè)計(jì)兩點(diǎn)要求的情況下體現(xiàn)協(xié)調(diào)控制。1、滿足用電要求；2、限制反向功率

12、流動(dòng)運(yùn)行；根據(jù)這兩點(diǎn)要求，提出限制反向功率流算法圖。,控制策略和控制算法流程圖,P*為并網(wǎng)有功功率的參考值。1、當(dāng)Ppv<=Pload時(shí)，若儲(chǔ)能尚未充電，設(shè)置P*=Ppv，將光伏功率全部輸出給負(fù)荷供電。若儲(chǔ)能已充電，設(shè)置P*=Pload，由光伏和儲(chǔ)能共同提供全部負(fù)荷功率。,2、當(dāng)Ppv>Pload時(shí)，若儲(chǔ)能尚未滿，設(shè)置P*=Pload，由光伏提供全部負(fù)荷功率，剩余光伏輸出由儲(chǔ)能吸收。若儲(chǔ)能已滿，設(shè)置P*=Ppv，將光伏功