前言

分布式发电技术是缓解能源危机、提升可再生能源利用比例的有效途径。为提高分布式发电系统的供电可靠性，加入储能装置，形成源-网-荷-储一体化的运行系统即微电网。将光伏发电系统与蓄电池储能装置整合形成的光储微电网，有效解决了因太阳能出力随机波动性而导致的弃光问题。

一、光伏发电系统

光伏发电系统中最基本的电能产生单元是光伏电池。
单个光伏电池输出电压和输出电流都很小，因此输出功率也不高。为获得符合负载需求的输出电压和输出功率，将光伏电池串、并联构成光伏模块，再将光伏模块串、并联得到光伏阵列。
光伏阵列输出特性曲线如图所示：

修改函数中的参数变量还可以得到光伏阵列在不同环境温度下的输出特性曲线。
为充分利用太阳能，获得最大效益，利用一些控制策略来确保光伏阵列工作在最大功率点称为最大功率点跟踪控制。根据控制判据可分为增量电导法和扰动观测法。

以上为光伏发电系统仿真模型，下图的仿真结果验证了MPPT控制策略的可行性。

二、蓄电池储能系统

不同蓄电池的等效电路模型也是不同的。针对铅酸蓄电池，目前常见的等效电路模型有简单等效电路模型、戴维南等效电路模型、三阶动态模型和四阶动态模型等。

以上是蓄电池三阶动态等效电路模型。
蓄电池制造厂家一般会提供蓄电池在不同电流下恒流放电的电压特性曲线，这些曲线由电池厂家通过实验测得，能够准确地反映蓄电池在不同工况下的外特性。如下图所示。

蓄电池的充电控制包括充电程度判断、停冲控制等几方面。蓄电池的充电方法有很多种，包括恒流充电、限压充电、限压限流充电等常用充电方法和脉冲快充、大电流递减快充等快速充电方法。
蓄电池放电速率一般较快，当蓄电池放电时，其端电压随放电时间而变化，通过实时调节斩波器的占空比可以使蓄电池快速放电，但当蓄电池端电压下降到放电终止电压时必须停止放电，否则将造成蓄电池的过放而影响其使用寿命。
蓄电池在光储微电网中与光伏发电系统并联运行时，蓄电池是充电还是放电由分布式电源的发电量与负荷需求的差值决定。若分布式电源发电量大于负荷需求，则蓄电池充电；若分布式电源发电量小于负荷需求，则蓄电池放电。除此之外，蓄电池的充放电还应在限定的荷电状态范围内进行。
分别建立了双向斩波蓄电池储能控制系统仿真模型、恒流充电蓄电池储能控制系统仿真模型、限压充电蓄电池储能控制系统仿真模型、恒压控制蓄电池储能控制系统仿真模型、组合控制蓄电池储能控制系统仿真模型。仿真结果如下图，验证了控制策略的可行性。

三、光储联合微电网仿真分析

现将光伏发电系统与蓄电池储能系统进行整合，由两者共同向公共负载供电，构成光储微电网。
光储微电网共存在三种运行状态：光伏发电系统输出功率为零，蓄电池单独向负载供电；光伏发电系统输出功率小于负载额定功率，光伏发电系统和蓄电池一起向负载供电；光伏发电系统输出功率大于负载额定功率，光伏发电系统同时向负载供电和对蓄电池充电。利用仿真模型模拟辐照度变化时光储微电网的运行情况，为使获得的仿真结果具有代表性，需求解光伏发电系统输出功率恰好等于负载额定功率时辐照度的临界值。
建立了光储微电网仿真模型，一下仿真结果验证了光储微电网联合控制策略的有效性。

四、总结与交流

在分析光伏发电系统数学模型和蓄电池储能系统等效电路模型的基础上，研究了光储微电网各部分的运行策略。通过理论分析得到光储微电网各部分控制策略，通过建模仿真和结果分析对提出的控制策略进行了验证。
交流：Q1398629460

参考文献

[1] 王成山. 微电网分析与仿真理论=Analysis and Simulation Theory of Microgrids[M]. 北京: 科学出版社, 2013.

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