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4.2孤岛运行时负载变化仿真分析
太阳的光照强度恒为1000W/m2,风机的风速恒为8m/s。本地负载1、2和重要负载3以及普通负载4接入系统,负载1:P=10kW,Q=3kvar;负载2:P=13kW,Q=3kvar;负载3:P=25kW,Q=0kvar;负载4:P=10kW,Q=0kvar。t=1s时突加冲击负载:t=1.0~1.25s总的负载消耗有功功率由58kW逐渐增加到80kW,无功功率由6kvar逐渐增加到10kvar;t=1.25~1.5s总的负载消耗有功功率由80kW逐渐降到58kW,无功功率由10kvar逐渐降到6kvar。t=3s时突加负载5,P=5kW,Q=500var,t=4s时切除负载5,t=5s时突甩负载4。得到的系统仿真结果如图9所示。
由图9(a)、(b)可以看出,光伏输出功率恒为P=31kW,Q=0kvar;风机输出功率恒为P=28kW,Q=6kvar。由图9(d)可以看出,由于混合储能系统提供稳定的频率支持,使得系统频率一直稳定在50Hz附近,满足了重要负荷的供电可靠性。
在t=1s时突加冲击负载,由图9(d)、(e)可以看出,无混合储能系统时,突加冲击负载则重要负载3电压下降到0.8p.u.左右,系统频率在49.5~50.5Hz上下波动较大,不能满足负载稳定性要求;
加混合储能系统时,在突加冲击负载前后,负载两端电压基本保持不变,维持在1p.u.附近,系统频率维持在50Hz附近,满足负载的供电可靠性。
在无混合储能系统时,t=3s时,突加负载5。由图9(e)可以看出,由于系统存在功率缺额,重要负载3电压下降到0.9p.u.,t=5s时,突甩负载4,重要负载3电压在0.95~1.2p.u.上下波动;在加入混合储能系统以后,在突加、突甩负载时,混合储能系统使整个微网功率平衡并向系统提供电压支持,负载3电压稳定在标幺值1。
整个仿真过程表明,系统孤岛运行时,突加冲击负载和突加、突甩负载时,储能系统能够维持系统功率平衡,稳定系统电压和频率,使整个过程中电压幅值和频率的变化始终在允许的范围内,满足电能质量的要求。
(5)结语
混合储能对于风光互补微电网内部能量的瞬时平衡,维持微电网的稳定运行以及改善微电源的性能具有非常重要的作用。本文采用适合风光互补微电网的混合储能系统结构,合理设计了双向DC/DC、双向DC/AC变换器的控制策略,并构建了风光互补微电网,针对系统孤岛运行时光照强度、风速变化;突加、突甩负载;突加冲击负载3种情况进行了仿真分析。仿真结果表明储能系统能够提供风光互补微电网的电压和频率参考,维持整个系统的功率平衡,提高微电网的电能质量。
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