一、整體介紹

隨著直流微電網(wǎng)的研究發(fā)展，獨(dú)立光儲互補(bǔ)直流系統(tǒng)作為其中的一種可選擇拓?fù)?，?yīng)用也變得較為廣泛。由于光伏電池的輸出功率容易受外界條件的影響，因此，配備儲能單元，平衡供需功率變得不可或缺。

為盡量提高太陽能的利用率，大部分情況下，光伏一般始終工作在最大功率處。當(dāng)直流負(fù)載固定或變化時，難免會有光伏功率過大或過小的情況，通過加入儲能，當(dāng)光伏發(fā)出的功率大于負(fù)載功率時，為維持直流電壓恒定，多余功率給儲能充電。反之，當(dāng)光伏發(fā)出的功率小于負(fù)載功率時，儲能放電補(bǔ)充缺額功率。

光伏通過boost電路實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤，最大功率從跟蹤采用介紹過的擾動觀察法。

儲能通過雙向DC/DC升降壓電路實(shí)現(xiàn)充放電，整體電路結(jié)構(gòu)如下圖所示：

系統(tǒng)的整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示：

二、離線模型

搭建光儲互補(bǔ)模型如下圖所示，光伏DC/DC（boost電路）的主要作用是實(shí)現(xiàn)光伏出口電壓的升壓以及最大功率跟蹤。最大功率跟蹤采用最常用的擾動觀察法（P&O），該方法實(shí)現(xiàn)過程簡單，跟蹤速度快。光伏額定功率20kW（光照1000，溫度25），直流側(cè)負(fù)載為純電阻性負(fù)載，大小為12Ω；儲能部分通過半橋雙向DC/DC升降壓電路與負(fù)載直流側(cè)鏈接，DC/DC控制采用雙閉環(huán)控制，外環(huán)直流電壓給定值為500。光伏電池開路電壓44.2V，短路電流5.2A，最大功率處電壓35.2V，最大功率處電流4.95A，整體串聯(lián)塊數(shù)為10，并聯(lián)塊數(shù)為12。

為維持逆變器直流側(cè)電壓恒定，外環(huán)采用定直流電壓控制，直流電壓參考值與直流電壓測量值比較，經(jīng)過PI得到參考電流，參考電流與實(shí)際電流、直流電壓、電網(wǎng)電壓計算后，便可得出逆變器開關(guān)管的占空比：

運(yùn)行模型，0.1s啟動電池控制，0.2s啟動光伏控制，直流側(cè)電壓參考值設(shè)定為500V，設(shè)置光伏光照強(qiáng)度按1000-800-1000-1200的順序變化，直流側(cè)負(fù)載12Ω，則如果直流側(cè)電壓恒定，則負(fù)載功率P=500*500/12=20.83KW，仿真結(jié)果如下圖所示：

從波形可以看出，在光伏和電池控制啟動后，Vdc在短時間被控制到設(shè)定值500V，在光照強(qiáng)度為1000和800時，電池放電，在光照強(qiáng)度達(dá)到1200時，電池充電，光照強(qiáng)度變化時，系統(tǒng)也能快速跟隨變化，并維持電壓的穩(wěn)定。

三、實(shí)時仿真

外環(huán)直流電壓給定值為500V，光照強(qiáng)度1000m3/℃，溫度25℃

從波形可以看出，在光伏和電池控制啟動后，Vdc在短時間被控制到500V

在光照強(qiáng)度為800時，發(fā)電功率降低，電壓電流也相應(yīng)變化

在光照強(qiáng)度為1200時，發(fā)電功率降低，電壓電流也相應(yīng)變化

從波形可以看出，在光伏和電池控制啟動后，Vdc在短時間被控制到設(shè)定值500V，在光照強(qiáng)度為1000和800時，電池放電，在光照強(qiáng)度達(dá)到1200時，電池充電，光照強(qiáng)度變化時，系統(tǒng)也能快速跟隨變化，并維持電壓的穩(wěn)定，與離線結(jié)果一致。