← 返回
储能系统技术 微电网 ★ 5.0

基于混合可再生能源的直流微电网电压稳定控制

Voltage Stabilization Control With Hybrid Renewable Power Sources in DC Microgrid

作者 Khalid Raza Khan · Suryakant Kumar · Vedantham Lakshmi Srinivas · Ram Khelawan Saket · Kartick Chandra Jana · Gauri Shankar
期刊 IEEE Transactions on Industry Applications
出版日期 2024年12月
技术分类 储能系统技术
技术标签 微电网
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 直流微电网 可再生能源发电 控制策略 直流母线电压 硬件实验
语言:

中文摘要

可再生能源发电、储能装置、直流电子负载和电动汽车的迅速发展,促使当前微电网结构从交流向直流进行技术演变。直流微电网(DCMG)仍可与交流系统协同运行,但能减少变换环节,提高可靠性和效率。一台连接到市电的交直流转换器可为直流母线供电,支持多个直流发电单元为交流和直流负载供电。这减轻了电网负担,使发电系统更加环保。本文详细阐述了一个工作在600V直流电压下的直流微电网的控制策略,并搭建了硬件装置。所考虑的电源包括太阳能光伏系统(SPVS)、基于永磁同步发电机(PMSG)的风力发电系统、电池和市电电网。所提出的直流微电网可通过平衡直流母线两侧的功率,在各种动态条件下维持稳定的直流母线电压。考虑接入电网以维持交流负载所需的稳定交流电压和频率。该控制策略在MATLAB/Simulink环境中进行了仿真,并通过WAVECT WCU300控制器的硬件实验进行了验证。

English Abstract

The rapid rise in renewable power generation, Energy storage devices, DC electronic loads, and electric vehicles has forced the technical evolvement of the present Microgrid structure from AC to DC. The DC Microgrid (DCMG) can still work with the AC system but with reduced conversion stages, improved reliability, and efficiency. A single AC-DC converter connected to the utility can source the DC bus, supporting multiple DC generation to feed both AC and DC loads. This reduces the grid's burden and makes the generation system environment-friendly. The present work demonstrates the detailed control strategy of one such DCMG with a hardware setup working at 600 V DC. The sources considered are Solar Photovoltaic System (SPVS), Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG)-based wind energy conversion system, Battery, and utility grid. The proposed DCMG can maintain stable DC bus voltage under various dynamic conditions by balancing the power on either side of the DC bus. The presence of a grid is considered to maintain stable AC voltage and frequency for AC loads. The control strategy is simulated in MATLAB/Simulink environment and validated through hardware experiments in the WAVECT WCU300 controller.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这篇论文所探讨的混合可再生能源直流微网电压稳定控制技术,与公司在光储一体化和智慧能源管理领域的战略布局高度契合。

该研究提出的600V直流母线架构,通过单级AC-DC转换实现多源协同控制,有效减少了传统AC微网中的多级变换损耗。这与阳光电源在光伏逆变器领域追求高效率转换的技术理念一致。论文中光伏、风电、储能与电网的协同控制策略,为我们的多能互补解决方案提供了重要参考。特别是在直流母线电压稳定性控制方面,其动态功率平衡算法可直接应用于我们的储能变流器(PCS)产品优化,提升系统在源荷波动时的响应速度和稳定性。

从技术成熟度评估,该方案已完成MATLAB仿真和硬件验证,具备较高的工程化可行性。对阳光电源而言,这项技术可赋能以下业务场景:工商业园区的光储充一体化系统、海岛微网、数据中心直流供电等。尤其在电动汽车充电桩集成方面,直流架构可省去车载充电机的AC-DC环节,与我们布局的充电业务形成协同。

然而,技术挑战同样存在。600V电压等级的设备标准化程度不及传统380V/690V体系,需要产业链配套成熟。此外,多源协调控制算法的鲁棒性在极端工况下仍需大量实证数据支撑。建议公司可将此技术纳入研发路线图,结合已有的智慧能源管理平台,开发面向特定场景的直流微网控制器产品,抢占新兴市场先机。