風(fēng)光儲(chǔ)并離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用智能控制策略，融合風(fēng)能、太陽(yáng)能、儲(chǔ)能模塊及市電，有效解決新能源功率波動(dòng)和間歇性問(wèn)題，提升能源利用效率。本篇中我們基于 EasyGo 實(shí)時(shí)仿真器EGBox Mini，對(duì)風(fēng)光儲(chǔ)并離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。

通過(guò)與離線實(shí)驗(yàn)對(duì)比，可以看到EasyGo實(shí)時(shí)仿真設(shè)備具備良好的仿真效果，在實(shí)際科研/教學(xué)中可以替代真實(shí)設(shè)備進(jìn)行風(fēng)光儲(chǔ)并離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的仿真模擬，進(jìn)一步驗(yàn)證了Easygo仿真平臺(tái)的準(zhǔn)確性與可靠性。

一、風(fēng)光儲(chǔ)并離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)

風(fēng)光儲(chǔ)并離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是把風(fēng)能、太陽(yáng)能、儲(chǔ)能模塊和市電互補(bǔ)匯聚，適用于偏遠(yuǎn)山區(qū)或用戶供電。儲(chǔ)能可以補(bǔ)充光伏、風(fēng)電等新能源功率波動(dòng)及間歇的問(wèn)題，還可以在系統(tǒng)孤島運(yùn)行時(shí)，起到建立交流電源、平衡功率的作用。

常見的風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

由于系統(tǒng)中包含風(fēng)光儲(chǔ)三種不同類型的電源，考慮系統(tǒng)的控制時(shí)，為提高能量的利用率，一般風(fēng)機(jī)和光伏系統(tǒng)采用最大功率跟蹤控制，并網(wǎng)換流器采用定直流電壓控制或功率控制，儲(chǔ)能根據(jù)總功率情況決定是工作在充電還是放電狀態(tài)。

這里我們要通過(guò)控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)論風(fēng)機(jī)、光伏外部條件如何變化，并網(wǎng)換流器的送到電網(wǎng)的功率始終保持 40kW。

搭建包含風(fēng)光儲(chǔ)的模型如下圖所示：

其中，風(fēng)機(jī)可選擇工作在最大功率跟蹤控制還是定整流側(cè)直流電壓控制；光伏采用基于擾動(dòng)觀察法的最大功率跟蹤控制，并網(wǎng)換流器采用定直流電壓控制，并網(wǎng)換流器額定電壓 40kW；儲(chǔ)能采用有功功率控制，功率給定值為換流器功率減去風(fēng)機(jī)和光伏功率。當(dāng)風(fēng)機(jī)、光伏總功率大于40kW時(shí)，多余的功率給電池充電，小于40kW時(shí)，電池放電。

并網(wǎng)換流器部分均采用基于直流電壓外環(huán)，電網(wǎng)電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制。

外環(huán)逆變側(cè)直流電壓與給直流電壓進(jìn)行比較，誤差經(jīng)過(guò)PI，作為內(nèi)環(huán)d軸電流環(huán)參考值id_ref，id_ref與d軸電流實(shí)際值id進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)PI，得到脈沖生成信號(hào)Ud；電流環(huán)q軸參考值iq_ref與實(shí)際值iq進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)PI，得到脈沖生成信號(hào)Uq（為使并網(wǎng)效率最高，一般iq_ref給定為0）。

風(fēng)機(jī)控制采取電壓電流雙閉環(huán)的方式控制，將風(fēng)機(jī)電壓控制在 300V。

其中光伏最大功率跟蹤控制采用擾動(dòng)觀察法，具體控制部分模型如下。

儲(chǔ)能控制策略為橫功率測(cè)試，設(shè)置一個(gè)恒定功率參考值，將該參考值與風(fēng)機(jī)、光伏的能量和進(jìn)行比較。

若達(dá)不到該功率，則儲(chǔ)能端放電，做功率補(bǔ)償。若超過(guò)該功率，則儲(chǔ)能端充電，吸收多余能量。

二、離線仿真

這里風(fēng)機(jī)采用定直流電壓控制方式，風(fēng)速在 0-1-2-3s 時(shí)分別為13.5-14.6-15.5-14 m/s；光伏光照在0-1-2-3s時(shí)分別為1000-1200-1400-1300 W/m2。

溫度保持 25℃ 不變，且始終工作在最大功率模式，運(yùn)行模型，得到仿真結(jié)果如圖：

三、EasyGo實(shí)時(shí)仿真

EGBox Mini產(chǎn)品系列是基于CPU+FPGA硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)的一體式緊湊型實(shí)時(shí)仿真產(chǎn)品，屬于EGBox系列實(shí)時(shí)仿真器的入門級(jí)產(chǎn)品。其不同型號(hào)可完成硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)（HIL）或者快速控制原型系統(tǒng)（RCP）。將控制模型和拓?fù)淠Ｐ头謩e通過(guò)仿真上位機(jī)部署進(jìn)兩個(gè)實(shí)時(shí)仿真器（EGBox Mini），整體架構(gòu)如下圖所示：

給定初始風(fēng)速 13m/s，并網(wǎng)換流器送到電網(wǎng)的功率設(shè)置為40kW，溫度25℃，光照強(qiáng)度1000W/m2，Vdc設(shè)置為800V。

打開并網(wǎng)換流器開關(guān)，Vdc 被控到800V，與參考值一致。接著打開儲(chǔ)能、風(fēng)機(jī)、光伏開關(guān)，其中光伏20kW、風(fēng)電10kW以及儲(chǔ)能10kW總供能為40kW與設(shè)置的功率相匹配。

風(fēng)機(jī)風(fēng)速在 0-1-2-3s 時(shí)分別為13.5-14.6-15.5-14m/s，溫度和光照強(qiáng)度不變，風(fēng)機(jī)功率相應(yīng)發(fā)生變化；光伏光照在0-1-2-3s時(shí)分別為1000-1200-1400-1300W/m2，溫度不變，光伏功率相應(yīng)發(fā)生變化。

可以觀察到：當(dāng)光照強(qiáng)度為 1000W/m2，溫度設(shè)為25℃，并網(wǎng)換流器的送到電網(wǎng)的功率始終保持40kW，Vdc穩(wěn)定控制在800V，與設(shè)定值相同；當(dāng)光伏光照強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)光伏功率相應(yīng)變化，當(dāng)風(fēng)速發(fā)生變化時(shí)，風(fēng)機(jī)功率相應(yīng)發(fā)生變化，實(shí)時(shí)仿真結(jié)果與離線一致。

基于EasyGo實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)的風(fēng)光儲(chǔ)并離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真就分享到這里了，歡迎感興趣的工程師們留言溝通。