多能源混合篇：风光储并离网发电系统实时仿真

风光储并离网发电系统采用智能控制策略，融合风能、太阳能、储能模块及市电，有效解决新能源功率波动和间歇性问题，提升能源利用效率。本篇中我们基于 EasyGo 实时仿真器EGBox Mini，对风光储并离网发电系统进行仿真实验。

通过与离线实验对比，可以看到EasyGo实时仿真设备具备良好的仿真效果，在实际科研/教学中可以替代真实设备进行风光储并离网发电系统的仿真模拟，进一步验证了Easygo仿真平台的准确性与可靠性。

一、风光储并离网发电系统

风光储并离网发电系统是把风能、太阳能、储能模块和市电互补汇聚，适用于偏远山区或用户供电。储能可以补充光伏、风电等新能源功率波动及间歇的问题，还可以在系统孤岛运行时，起到建立交流电源、平衡功率的作用。

常见的风光储系统系统结构如下图所示：

由于系统中包含风光储三种不同类型的电源，考虑系统的控制时，为提高能量的利用率，一般风机和光伏系统采用最大功率跟踪控制，并网换流器采用定直流电压控制或功率控制，储能根据总功率情况决定是工作在充电还是放电状态。

这里我们要通过控制，实现无论风机、光伏外部条件如何变化，并网换流器的送到电网的功率始终保持 40kW。

搭建包含风光储的模型如下图所示：

其中，风机可选择工作在最大功率跟踪控制还是定整流侧直流电压控制；光伏采用基于扰动观察法的最大功率跟踪控制，并网换流器采用定直流电压控制，并网换流器额定电压 40kW；储能采用有功功率控制，功率给定值为换流器功率减去风机和光伏功率。当风机、光伏总功率大于40kW时，多余的功率给电池充电，小于40kW时，电池放电。

并网换流器部分均采用基于直流电压外环，电网电流内环的双闭环控制。

外环逆变侧直流电压与给直流电压进行比较，误差经过PI，作为内环d轴电流环参考值id_ref，id_ref与d轴电流实际值id进行比较，经过PI，得到脉冲生成信号Ud；电流环q轴参考值iq_ref与实际值iq进行比较，经过PI，得到脉冲生成信号Uq（为使并网效率最高，一般iq_ref给定为0）。

风机控制采取电压电流双闭环的方式控制，将风机电压控制在 300V。

其中光伏最大功率跟踪控制采用扰动观察法，具体控制部分模型如下。

储能控制策略为横功率测试，设置一个恒定功率参考值，将该参考值与风机、光伏的能量和进行比较。

若达不到该功率，则储能端放电，做功率补偿。若超过该功率，则储能端充电，吸收多余能量。

二、离线仿真

这里风机采用定直流电压控制方式，风速在 0-1-2-3s 时分别为13.5-14.6-15.5-14 m/s；光伏光照在0-1-2-3s时分别为1000-1200-1400-1300 W/m²。

温度保持 25℃ 不变，且始终工作在最大功率模式，运行模型，得到仿真结果如图：

三、EasyGo实时仿真

EGBox Mini产品系列是基于CPU+FPGA硬件架构设计的一体式紧凑型实时仿真产品，属于EGBox系列实时仿真器的入门级产品。其不同型号可完成硬件在环测试系统（HIL）或者快速控制原型系统（RCP）。将控制模型和拓扑模型分别通过仿真上位机部署进两个实时仿真器（EGBox Mini），整体架构如下图所示：

给定初始风速 13m/s，并网换流器送到电网的功率设置为40kW，温度25℃，光照强度1000W/m²，Vdc设置为800V。

打开并网换流器开关，Vdc 被控到800V，与参考值一致。接着打开储能、风机、光伏开关，其中光伏20kW、风电10kW以及储能10kW总供能为40kW与设置的功率相匹配。

风机风速在 0-1-2-3s 时分别为13.5-14.6-15.5-14m/s，温度和光照强度不变，风机功率相应发生变化；光伏光照在0-1-2-3s时分别为1000-1200-1400-1300W/m²，温度不变，光伏功率相应发生变化。

可以观察到：当光照强度为 1000W/m2，温度设为25℃，并网换流器的送到电网的功率始终保持40kW，Vdc稳定控制在800V，与设定值相同；当光伏光照强度发生变化时光伏功率相应变化，当风速发生变化时，风机功率相应发生变化，实时仿真结果与离线一致。

基于EasyGo实时仿真平台的风光储并离网发电系统实时仿真就分享到这里了，欢迎感兴趣的工程师们留言沟通。