光儲一體系統(tǒng)將光伏發(fā)電與儲能技術相結(jié)合，可實現(xiàn)清潔能源的高效存儲與穩(wěn)定輸出，提升能源利用效率和供電可靠性，助力能源轉(zhuǎn)型與可持續(xù)發(fā)展。本篇中我們基于 EasyGo 實時仿真器EGBox Mini，對光儲直流并網(wǎng)系統(tǒng)進行仿真實驗。

通過與離線實驗對比，可以看到EasyGo實時仿真設備具備良好的仿真效果，在實際科研/教學中可以替代真實設備進行光儲直流并網(wǎng)系統(tǒng)的仿真模擬，進一步驗證了Easygo仿真平臺的準確性與可靠性。

一、光儲一體系統(tǒng)

光儲一體系統(tǒng)的控制一般采用儲能控直流電壓，并網(wǎng)換流器控功率的模式，并網(wǎng)換流器可以設置一個合適的功率，通過光儲系統(tǒng)使并網(wǎng)點功率始終維持恒定。

前級 DC/DC 控制采用直流母線電壓外環(huán)，電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制（或單閉環(huán)直流母線電壓控制）。

后級 DC/AC 并網(wǎng)換流器采用頂功率的雙閉環(huán)控制，外環(huán)為PQ控制，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)控制。

系統(tǒng)的整體拓撲結(jié)構(gòu)如下圖所示：

外環(huán)逆變側(cè)直流電壓與給定直流電壓進行比較，誤差經(jīng)過 PI，作為內(nèi)環(huán)d軸電流環(huán)參考值id_ref，然后與d軸電流實際值id進行比較，經(jīng)過PI，得到脈沖生成信號Ud；電流環(huán)q軸參考值iq_ref與實際值iq進行比較，經(jīng)過PI，得到脈沖生成信號Uq（為使并網(wǎng)效率最高，一般iq_ref 給定為0）。

在電壓跌落時，切換為基于內(nèi)環(huán) id、iq給定的控制（光伏低電壓穿越控制仿真研究），整體控制部分模型如下：

儲能 DC/DC 定直流電壓控制中，Udc_ref為設定(參考)電壓，Udc為DC/DC高壓側(cè)實際測量電壓。

給定電壓與實際電壓經(jīng)過 PI 調(diào)節(jié)器得到換流器電感電流參考值iref，然后與電感電流測量值iL進行比較得到誤差信號，經(jīng)PI調(diào)解后得到最終調(diào)制波，并將該參考波與一定頻率的三角載波進行比較，得到雙向換流器的PWM脈沖信號。

通過該電路及控制可實現(xiàn)高壓側(cè)和低壓側(cè)儲能電池功率的雙向流動，即儲能電池充電或放電運行。

二、離線仿真

本次實驗搭建整體光儲一體結(jié)構(gòu)模型如圖所示，模型主要包括光伏電池、boost電路、儲能及雙向DC/DC、并網(wǎng)逆變器等。

模型中，儲能采用直流電壓控制，直流電壓參考值設置為 500V，光伏前級boost升壓部分始終以MPPT模式運行；并網(wǎng)逆變器采用PQ控制，給定額定功率100kW。當光伏輸出功率低于100kW時由儲能補充缺額功率，高于100kW時多余的功率給儲能進行充電。

運行光儲互補模型，0.2s 啟動電池和光伏控制，0.4s啟動逆變器控制。為驗證光儲互補系統(tǒng)整體控制性能，給定光照強度分別為1000 - 1200 - 1000 - 800（W/㎡），得到仿真結(jié)果如圖：

從波形可以看出：在 0.4s 時，并網(wǎng)控制啟動后，直流側(cè)電壓在極短時間內(nèi)被調(diào)整到和參考電壓同一值，并網(wǎng)逆變器為100kW，且后續(xù)光照強度變化，系統(tǒng)也能快速跟隨變化并維持穩(wěn)定。

三、EasyGo 實時仿真

EGBox Mini產(chǎn)品系列是基于CPU+FPGA硬件架構(gòu)設計的一體式緊湊型實時仿真產(chǎn)品，屬于EGBox系列實時仿真器的入門級產(chǎn)品。其不同型號可完成硬件在環(huán)測試系統(tǒng)（HIL）或者快速控制原型系統(tǒng)（RCP）。將控制模型和拓撲模型分別通過仿真上位機部署進兩個實時仿真器（EGBox Mini），整體架構(gòu)如下圖所示：

設置額定功率 100kW，直流電壓為500V，光照強度為1000W/㎡，溫度為25℃。

打開 Bat 和PV開關，光伏電壓電流相應發(fā)生變化，Vdc快速達到500V。接著打開VSC開關，光伏輸出功率PV_pwer小于100kW，由儲能補充缺額功率，V_Bat值相應增大，有功功率P值被控到設定值100kW。

光照強度依次調(diào)整為 1000 - 1200 - 1000 - 800（W/㎡），光伏電壓V_PV和光伏電流V_I相應變化。

可以觀察到：啟動電池和光伏控制后，直流側(cè)電壓在極短時間內(nèi)被調(diào)整到參考電壓值；啟動并網(wǎng)后，有功功率 P 值被控到設定值100kW，且后續(xù)光照強度變化，系統(tǒng)也能快速跟隨變化并維持穩(wěn)定。

基于EasyGo實時仿真平臺的光儲一體系統(tǒng)實時仿真就分享到這里了，歡迎感興趣的工程師們留言溝通。