基于蓄电池储能的光伏并网发电功率平抑控制研究

4 仿真分析

为了验证本文所提出的储能型光伏并网发电系统功能，开展了仿真研究。在标准光照和标准温度下，光伏阵列开路电压320 V，短路电流20.65 A，最大功率点电压290.4 V;电网相电压220 V，频率50 Hz ;直流母线参考电压600 V，储能电池是额定电压150 V、额定容量150 Ah铅酸蓄电池。

仿真时，光照情况如图7(a)中曲线S所示，在0.6 s时模拟受云朵的影响光照急剧下降，持续一段时间后恢复正常，在t=0.9 s的时候光照突然变强，持续一段时间后又恢复到正常值;温度如图7(a)中曲线T所示。图7(b)和7(c)分别是光伏阵列工作端电压和光伏阵列输出功率，可见MPPT控制使光伏阵列始终工作在最大功率点电压290 V附近，在不同光照和温度下，持续输出最大功率。图7(d)是逆变器输出的a相电流和电网a相电压，可以看出逆变器输出的电流波形正弦度好，几乎和电网电压同频同相，功率因数为1。

图8是储能系统的仿真结果，温度和光照情况同上，在t=1.5 s的时候电网因故障断开。图8(a)中，Ppv、Pg和Pb分别是光伏阵列输出的功率、并网功率和电池的工作功率。温度和光照的变化导致光伏阵列输出的功率波动较大，但在储能系统的作用下，并网功率变得平缓、变化率减小，实现了功率平抑控制。当电网故障断开时，光伏阵列仍能继续发电，提高了系统的发电效率。图8(b)为电池工作电流，正值表示放电，负值表示充电，随着光伏阵列发出功率的变化，电池能快速地改变工作电流，配合功率平抑控制对能量予以管理。图8(c)是直流母线电压，即使在电网故障切除时，直流母线电压也能控制在600 V左右。

5 实验分析

通过实验，重点验证储能系统的功率平抑控制功能。实验平台由双级式光伏并网逆变器和双向DC/DC变换器构成，储能单元由4个铅酸蓄电池串联组成，单只额定电压12 V、额定容量100 Ah。光伏电池由电压可调的直流电源模拟，通过调节直流电源的输出电压，模拟光伏阵列运行点的变化及输出功率的波动。

实验结果见图9，其中，图9(a)展示了直流电源模拟的光伏阵列功率、并网逆变器输出功率和电池工作功率，分别用符号Ppv、Pg和Pb表示;图9(b)是蓄电池的工作电流，正值表示充电，负值表示放电;图9(c)是逆变器输出的电流。可见，逆变器输送到电网的功率得到了有效的平抑，变化率得到了控制，随着光伏阵列输出功率的波动，双向DC/DC变换器能快速地调整蓄电池能量的流动。

6 结论

提出的储能型光伏并网发电系统，有效解决了光伏功率波动的问题。系统不仅实现了最大功率跟踪和并网发电，而且通过功率平抑控制，有效地稳定了并网功率。当电网故障断开时，光伏阵列仍然可以发电，将能量存储于电池，提高了系统效率。仿真和实验结果验证了本文所提系统的可行性和优良性能。

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