微網(wǎng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

什么是微網(wǎng)？

微網(wǎng)是一種位于局部區(qū)域內(nèi)的發(fā)電系統(tǒng)，它可以獨(dú)立運(yùn)行，也可以接入主公用電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行。微網(wǎng)可能同時(shí)包含可再生能源和傳統(tǒng)發(fā)電能源，也可能包括用以消除可再生能源不確定性的儲(chǔ)能。

由于微網(wǎng)缺乏旋轉(zhuǎn)慣量并依賴基于逆變器的電源，因此，其電力穩(wěn)定性更容易受到負(fù)荷變化的影響。此外，分布式發(fā)電再加上雙向電流，也加劇了微網(wǎng)運(yùn)行的復(fù)雜性。

微網(wǎng)可以接入公用電網(wǎng)（并網(wǎng)模式）運(yùn)行，也可以獨(dú)立于公用電網(wǎng)（獨(dú)立或孤島模式）運(yùn)行。在孤島模式下，系統(tǒng)負(fù)荷僅由微網(wǎng)發(fā)電單元提供。在這種模式下，微網(wǎng)控制通過(guò)構(gòu)網(wǎng)型控制策略來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)電單元的電壓和頻率。在并網(wǎng)模式下，公用電網(wǎng)可控制微網(wǎng)的電壓和頻率，而微網(wǎng)控制通過(guò)跟網(wǎng)型控制策略調(diào)節(jié)發(fā)電單元的有功功率和無(wú)功功率。

微網(wǎng)控制模式

微網(wǎng)控制采用多種模式，以確保運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性：

1. 電網(wǎng)同步：在這種微網(wǎng)控制模式下，微網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相位在并網(wǎng)前與公用電網(wǎng)電壓的對(duì)應(yīng)參數(shù)保持一致。如果兩者的電壓誤差超出一定容差范圍，則并網(wǎng)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)顯著暫態(tài)，這會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行不穩(wěn)定，進(jìn)而可能造成危險(xiǎn)運(yùn)行和設(shè)備損壞。

2. 構(gòu)網(wǎng)型模式：在這種微網(wǎng)控制模式下，交流系統(tǒng)單元受電壓幅值和頻率控制，直流系統(tǒng)受電壓幅值控制。如果沒有構(gòu)網(wǎng)型控制，孤島微網(wǎng)無(wú)法安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。

3. 跟網(wǎng)型模式：在這種微網(wǎng)控制模式下，某些發(fā)電單元在交流供電系統(tǒng)上受有功功率和無(wú)功功率控制，而在直流供電系統(tǒng)上受功率控制。跟網(wǎng)型單元不直接受電壓和頻率控制，而是“跟隨”其終端的電壓和頻率變化。

4. 發(fā)電與負(fù)荷調(diào)節(jié)：在這種微網(wǎng)控制模式下，可減少發(fā)電和/或負(fù)荷功率。減少發(fā)電/負(fù)荷的主要原因是，在發(fā)生意外事件或運(yùn)行狀況對(duì)電網(wǎng)造成壓力時(shí)，要保持電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

微網(wǎng)控制模式可以使用 MATLAB、Simulink 和 Simscape Electrical 進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真，包括電源建模、電力變換器、控制算法、功率補(bǔ)償、并網(wǎng)、電池管理系統(tǒng)和負(fù)荷預(yù)測(cè)。?

在 Simulink 環(huán)境中開發(fā)的微電網(wǎng)模型，顯示可變負(fù)荷、柴油發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能電池板和儲(chǔ)能裝置，它們都連接到一個(gè)公用電網(wǎng)。

連接到公用電網(wǎng)的微網(wǎng)的 Simulink 模型。

使用 MATLAB 和 Simulink 進(jìn)行微網(wǎng)控制設(shè)計(jì)

借助 MATLAB 和 Simulink，您可以設(shè)計(jì)、分析和仿真微網(wǎng)控制系統(tǒng)。使用涵蓋函數(shù)、算法和 App 的一個(gè)大型庫(kù)，您可以：

設(shè)計(jì)一個(gè)包含傳統(tǒng)發(fā)電、可再生能源和儲(chǔ)能等能源的微網(wǎng)控制系統(tǒng)。

對(duì)基于逆變器的電源進(jìn)行建模。

開發(fā)微網(wǎng)控制算法和能源管理系統(tǒng)。

評(píng)估與公用電網(wǎng)的并離網(wǎng)切換。

分析和預(yù)測(cè)負(fù)荷以減少運(yùn)行不確定性。

從早期可行性研究直到實(shí)際投入運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程中，根據(jù)待解決的工程問(wèn)題設(shè)定模型保真度級(jí)別。

將微網(wǎng)控制算法和模型部署到嵌入式平臺(tái)、實(shí)時(shí)系統(tǒng)和云平臺(tái)。

使用 Simscape Electrical 評(píng)估含光伏和儲(chǔ)能的微網(wǎng)控制

MathWorks 和 Hydro-Québec 探討建模和仿真如何支持開發(fā)包含可再生能源和儲(chǔ)能的微網(wǎng)系統(tǒng)。通過(guò)典型的并網(wǎng)微網(wǎng)的工作示例，考量構(gòu)網(wǎng)運(yùn)行和跟網(wǎng)運(yùn)行。展示各種微電網(wǎng)控制模式，包括有功功率控制和無(wú)功功率控制、下垂控制、不平衡補(bǔ)償和棄光。視頻將通過(guò)適當(dāng)?shù)臏y(cè)試工具演示如何操作控制模式，這些測(cè)試工具能夠在廣泛的操作范圍內(nèi)對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)行有效評(píng)估。

第 1 部分：微網(wǎng)系統(tǒng)概述

微網(wǎng)系統(tǒng)有助于對(duì)不同微網(wǎng)控制模式的運(yùn)行響應(yīng)進(jìn)行功能評(píng)估，您可以在視頻描述中的“File Exchange”鏈接下載模型。

第 2 部分：構(gòu)網(wǎng)控制和棄光

了解構(gòu)網(wǎng)控制如何調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓和頻率，以及棄光如何在負(fù)載減少時(shí)降低太陽(yáng)能出力。

第 3 部分：跟網(wǎng)控制

了解跟網(wǎng)控制如何調(diào)節(jié)電源的有功功率輸出和無(wú)功功率輸出。

第 4 部分：電網(wǎng)同步

了解如何將微電網(wǎng)電壓幅度、頻率和相位與公用電網(wǎng)電壓幅度、頻率和相位相匹配，以最大限度地減少連接到公用電網(wǎng)時(shí)的涌流。

第?5 部分：不平衡補(bǔ)償

了解如何通過(guò)向負(fù)載注入負(fù)序電流來(lái)補(bǔ)償負(fù)載電壓不平衡。

進(jìn)一步詳細(xì)了解如何使用 MATLAB 和 Simulink 在微電網(wǎng)、智能電網(wǎng)和充電基礎(chǔ)設(shè)施中的應(yīng)用。