[发明专利]一种整体平衡式微电网系统

权利要求书

1.一种整体平衡式微电网系统，其特征在于，包含如下步骤，

步骤一：搭建光伏电池、储能单元及柴油发电机等分布式电源的Simulink模型，确定多种工况下各个分布式电源及整个系统的运行特性；确定的步骤如下：

(1)分布式光伏电源模型

分布式光伏电源的等值电路模型采用的是既考虑并联电阻，又考虑串联电阻的精确模型；

假定光伏电池处于25℃和1000W/m2的条件下，设输出电压为U0、对应电流为I时，则光伏阵列的I-U方程为：

I=Isc[1-c1(expUoc2Uoc-1)]---(1)]]>

式中：Isc为短路电流，Uoc为开路电压，C1为二极管反向饱和系数，C2为PN结理想因数；根据最大功率点处U＝Um，I＝Im，以及开路状态下U＝Uo，I＝0，可得其计算结果如式(2)和(3)；

c1=(1-ImIsc)exp-Umc2Uoc---(2)]]>

c1=(1-ImIsc)exp-Umc2Uoc---(3)]]>

利用光伏电池的光生电流与阳光辐射强度成正比、开路电压UOC与阳光辐射强度呈对数关系等规律，对标准特性曲线进行修正，从而得到任意工况下的光伏电池I-U特性曲线；

其计算公式如下：

ISC=ISCSSref(1+αΔT)---(4)]]>

U_OC＝U_OC(1-γΔT)ln(1+βΔS)    (5)

Im=ImSSref(1+αΔT)---(6)]]>

U_m＝U_m(1+γΔT)ln(1+βΔS)    (7)

其中，一般工况与标准工况的温度差ΔT和相对照度差ΔS的计算方法为：

ΔT＝T-T_ref    (8)

ΔS=SSref-1---(9)]]>

搭建分布式光伏电源的Simulink仿真模型；

(2)蓄电池储能单元模型

由Kirchhoff电流定律，蓄电池的模型可表示为：

U_b＝E_b(S_soc)-I_bR_e    (10)

式中：E_b(S_soc)为蓄电池开路电势，Ib为蓄电池充/放电电流，Re为蓄电池内阻；

其中，蓄电池的静态参数E_b(S_soc)，可根据出厂试验数据拟合得到，其计算方法如式(11)所示；

E_b(S_soc)＝a·S_soc％+b    (11)

式中：a，b为模型拟合系数，Ssoc％为蓄电池的荷电状态，其计算方法见式(12)；

Ssoc(t)=Ssoc(t-1)-∫t-1tη·i(r)·dτC---(12)]]>

式中：η为充/放电效率，i_(r)为当前充/放电电流；

搭建蓄电池储能单元的模型；

(3)柴油发电机及风力发电单元

采用Simulink系统中自带的风力发电模块；

最后，本发明搭建的交流微电网平台中包含了一个20kW的光伏发电模块，一个6kW的风力发电模块，一个10kW的柴油发电机和10kWh的碳铅电池，以及本地小区的楼宇综合负荷构成；

步骤二：控制系统交流微电网平台在并网和孤网间的运行和调试；

并网运行，系统在刚开始启动阶段，电压、频率发生了波动，其波动范围是由于模型自身的初始化导致了初始阶段的电压、频率的波动；微电网并网运行时，系统的电压、频率主要上级电网维持，某个分布式电源的出力发生波动时，对微电网系统的电压、频率无影响；

交流微电网孤网运行

交流微电网系统并网运行在0.5s时，由并网运行切换至孤网运行；微电网由并网运行切换至孤网运行时，系统的电压、频率均发生了明显的波动；蓄电池储能单元和柴油发电机的出力均发生了波动，其中蓄电池的出力由0变成5kW，柴油发电机的出力增加了2kW，经过0.4s后，系统电压、频率稳定，与并网运行时相比，系统的电压、频率均有跌落，微电网由并网切换至孤网运行时，储能单元充当了微电网系统的热备用，储能单元与柴油发电机具有对系统频率、电压的稳定的作用。