多能源混合篇：独立光储互补直流系统实时仿真

一、整体介绍

随着直流微电网的研究发展，独立光储互补直流系统作为其中的一种可选择拓扑，应用也变得较为广泛。由于光伏电池的输出功率容易受外界条件的影响，因此，配备储能单元，平衡供需功率变得不可或缺。

为尽量提高太阳能的利用率，大部分情况下，光伏一般始终工作在最大功率处。当直流负载固定或变化时，难免会有光伏功率过大或过小的情况，通过加入储能，当光伏发出的功率大于负载功率时，为维持直流电压恒定，多余功率给储能充电。反之，当光伏发出的功率小于负载功率时，储能放电补充缺额功率。

光伏通过boost电路实现最大功率跟踪，最大功率从跟踪采用介绍过的扰动观察法。

储能通过双向DC/DC升降压电路实现充放电，整体电路结构如下图所示：

系统的整体拓扑结构如下图所示：

二、离线模型

搭建光储互补模型如下图所示，光伏DC/DC（boost电路）的主要作用是实现光伏出口电压的升压以及最大功率跟踪。最大功率跟踪采用最常用的扰动观察法（P&O），该方法实现过程简单，跟踪速度快。光伏额定功率20kW（光照1000，温度25），直流侧负载为纯电阻性负载，大小为12Ω；储能部分通过半桥双向DC/DC升降压电路与负载直流侧链接，DC/DC控制采用双闭环控制，外环直流电压给定值为500。光伏电池开路电压44.2V，短路电流5.2A，最大功率处电压35.2V，最大功率处电流4.95A，整体串联块数为10，并联块数为12。

为维持逆变器直流侧电压恒定，外环采用定直流电压控制，直流电压参考值与直流电压测量值比较，经过PI得到参考电流，参考电流与实际电流、直流电压、电网电压计算后，便可得出逆变器开关管的占空比：

运行模型，0.1s启动电池控制，0.2s启动光伏控制，直流侧电压参考值设定为500V，设置光伏光照强度按1000-800-1000-1200的顺序变化，直流侧负载12Ω，则如果直流侧电压恒定，则负载功率P=500*500/12=20.83KW，仿真结果如下图所示：

从波形可以看出，在光伏和电池控制启动后，Vdc在短时间被控制到设定值500V，在光照强度为1000和800时，电池放电，在光照强度达到1200时，电池充电，光照强度变化时，系统也能快速跟随变化，并维持电压的稳定。

三、实时仿真

外环直流电压给定值为500V，光照强度1000m³/℃，温度25℃

从波形可以看出，在光伏和电池控制启动后，Vdc在短时间被控制到500V

在光照强度为800时，发电功率降低，电压电流也相应变化

在光照强度为1200时，发电功率降低，电压电流也相应变化

从波形可以看出，在光伏和电池控制启动后，Vdc在短时间被控制到设定值500V，在光照强度为1000和800时，电池放电，在光照强度达到1200时，电池充电，光照强度变化时，系统也能快速跟随变化，并维持电压的稳定，与离线结果一致。