微网控制系统的设计、分析与实现
微网是一种位于局部区域内的发电系统,它可以独立运行,也可以接入主公用电网并网运行。微网可能同时包含可再生能源和传统发电来源,也可能包括用以消除可再生能源不确定性的储能。
由于微网缺乏旋转惯量并依赖基于逆变器的资源,因此,其电力稳定性更容易受到负荷变化的影响。此外,分布式发电再加上双向电流,也加剧了微网运行的复杂性。
微网可以接入公用电网(并网模式)运行,也可以独立于公用电网(独立或孤岛模式)运行。在孤岛模式下,系统负荷仅由微网发电机组提供。在这种模式下,微网控制通过电网形成控制来调节发电机组的电压和频率。在并网模式下,公用电网可控制微网的电压和频率,而微网控制通过电网跟随控制调节发电机组的有功功率和无功功率。
微网控制采用多种模式,以确保运行的稳定性和安全性:
- 电网同步:在这种微网控制模式下,微网电压的幅值、频率和相位在并网前与公用电网电压的对应参数保持一致。如果两者的电压在一定容差范围内不一致,则并网时可能会出现显著瞬变,这会导致电网运行不稳定,进而可能造成危险运行和设备损坏。
- 电网形成:在这种微网控制模式下,某些发电机组在交流供电系统上受电压和频率控制,而在直流供电系统上受电压控制。如果没有电网形成控制,孤岛微网无法安全、稳定地运行。
- 电网跟随:在这种微网控制模式下,某些发电机组在交流供电系统上受有功功率和无功功率控制,而在直流供电系统上受功率控制。电网跟随机组不直接受电压和频率控制,而是“跟随”其终端的电压和频率状况。
- 削减:在这种微网控制模式下,可减少发电和/或负荷功率。减少发电/负荷的主要原因是,在发生意外事件或运行状况对电网造成压力时,要保持电网运行的安全性和稳定性。
微网控制模式可以使用 matlab®、simulink® 和 simscape electrical™ 进行设计和仿真,包括能源建模、电力变换器、控制算法、功率补偿、并网、电池管理系统和负荷预测。
使用 matlab 和 simulink 进行微网控制设计
借助 matlab 和 simulink,您可以设计、分析和仿真微网控制系统。使用涵盖函数、算法和 app 的一个大型库,您可以:
- 设计一个包含传统发电、可再生能源和储能等能源的微网控制网络。
- 对基于逆变器的资源进行建模。
- 开发微网控制算法和能源管理系统。
- 评估与公用电网的互操作性。
- 分析和预测负荷以减少运行不确定性。
- 从早期可行性研究直到实际投入运行的整个过程中,根据待解决的工程问题设定模型保真度级别。
- 将微网控制算法和模型实现到嵌入式目标、实时系统和云平台。
如欲详细了解如何使用 matlab 和 simulink 设计微网控制系统,请参阅 simscape electrical、control system toolbox™ 和 optimization toolbox™。
示例和操作方法
用户案例
软件参考
另请参阅: 使用 matlab、simulink 和 simscape 为电气化赋能, 建模和仿真, 负荷预测, simulink control design