光储交流侧互补发电系统并网实时仿真

 

光伏发电易受光照、温度影响，功率波动明显。通过储能电池平抑波动、稳定并网，是分布式光储系统的核心需求。本篇中我们基于 EasyGo 实时仿真设备 EGBox Mini，对光储交流侧互补并网系统进行仿真实验。通过离线与实时仿真对比，充分验证 EasyGo 仿真平台可精准复现光储交流侧并网动态过程，在科研与教学场景中可替代真实设备开展测试。

一、光储交流侧并网系统

光伏储能并网根据拓扑结构可分为交流侧互补并网和直流侧互补并网两种形式。

▌交流侧互补并网：光伏与储能在交流侧并联，储能需配置独立并网变流器，多用于大功率场景。

▌直流侧互补并网：储能接入 DC/DC 变换环节的直流高压侧，只需 DC/DC 电路，电池电压无需很高，拓扑简单、功率密度高、能量利用率更高。

本次我们主要是研究光储交流侧互补并网拓扑。光伏与储能在交流侧并联接入电网，通过协调控制实现并网点总功率恒定输出。整体系统运行过程中，光伏并网系统采用MPPT（最大功率点跟踪）控制，并网变流器采用直流电压外环+交流电流内环的双闭环控制；储能变流器采用PQ外环+电流内环的双闭环控制。

系统整体拓扑结构如下图：

二、离线仿真

本次实验搭建光储互补模型如图：光伏采用三相双级式并网模型，系统额定功率(光照1000W/㎡，温度25℃）100kW；储能系统采用单级式储能并网拓扑，储能变流器额定功率50kW。光储系统在交流侧并联接入电网，设定系统总并网额定有功功率为100kW。当外部条件发生变化时，通过对储能的控制，使整体系统交流并网侧输出功率始终保持在100kW，整体仿真模型如图。

运行模型，0.01s 启动电池控制，0.03s 启动光伏控制，0.05s启动VSC控制。有功参考值为100kW，直流侧电压参考值为600V。为验证光储互补系统整体控制性能，给定光照强度分别为1000-1200-1000-800W/㎡，得到仿真结果如图。

从波形可以看出：在控制启动后，Vdc在短时间被控制到设定值600V，有功功率也稳定在设定值100kW，在光照强度设定值变化后，系统也能快速跟随变化。

三、EasyGo 实时仿真

EGBox Mini 产品系列是基于 CPU+FPGA 硬件架构设计的一体式紧凑型实时仿真产品，属于 EGBox 系列实时仿真器的入门级产品。其不同型号可完成硬件在环测试系统（HIL）或者快速控制原型系统（RCP）。将控制模型和拓扑模型分别通过仿真上位机部署进两个实时仿真器（EGBox Mini），整体架构如下图所示。

实时模型参数与离线模型一致，直流电压参考设为500V，光照1000W/㎡，温度25℃。

运行模型，启动电池、光伏及VSC控制，Vdc稳定在500V，系统功率平衡。

将光照强度降至 800W/㎡，光伏出力下降，储能放电进行补能。

将光照强度升至1200W/㎡，光伏出力上升，储能充电以吸收盈余功率。

可以观测到：在控制启动后，Vdc在短时间被控制到设定值500V，在光照强度设定值变化后，系统也能快速跟随变化。实时仿真波形与离线结果高度一致，系统动态响应快、稳压稳功效果优异。实验证明，EasyGo 实时仿真平台可精准复现光储交流侧互补并网动态过程，仿真结果准确可靠，可替代真实设备完成控制算法验证、动态性能测试与系统调试。

基于EasyGo实时仿真平台的光储交流侧互补并网实时仿真就分享到这里了，欢迎感兴趣的工程师们留言沟通。