摘 要

本文通过对光伏储能系统的构建，对其进行有功功率协调和无功功率协调，借助matlab/Simulink对系统进行仿真模拟，通过增减负载，分析了该控制方法在收到小干扰后的动态特性，进行比较分析，所得结果对于光伏储能系统并网具有重要的指导意义。

论文主要研究了光伏储能系统有功/无功协调控制方法的设计及其特性分析。

研究结果表明：光伏系统与储能系统混合并网可以有效降低光伏输出的间歇性、随机性及波动性等缺点，使并网电压更为稳定，并能得到稳定的有功功率，满足电网无功功率的需求。

本文的特色：将光伏系统和储能系统分别进行PQ控制后，在交流侧并联，能够更为容易的进行有功功率协调和无功功率协调。

关键词：光伏储能；有功协调；无功协调；并网

Abstract

In this paper, active power coordination and reactive power coordination are carried out through the construction of photovoltaic energy storage system, with the help of matlab/Simulink, system simulation, simulation by increasing or decreasing load, this paper analyzes the control method in after receipt of the small signal dynamic characteristics, comparative analysis, the results for photovoltaic (pv) grid is of important guiding significance to the energy storage system.

This paper mainly studies the design and characteristic analysis of the active power/reactive power coordinated control method of photovoltaic energy storage system.

The results show that photovoltaic energy storage system can effectively reduce the shortcomings of intermittent, random and fluctuation of photovoltaic output, so that the grid-connected voltage can be more stable and stable active power can be obtained to meet the demand of reactive power of the grid.

Features of this paper:the active power coordination and reactive power coordination can be carried out more easily in parallel on the AC side if the photovoltaic system and the energy storage system are PQ controlled separately.

Key Words：photovoltaic energy storage；active coordination；reactive coordination；interconnection

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 光伏发电系统现状 1

1.2.2 储能系统现状 4

1.3 本文的主要研究内容 5

第2章 光伏储能系统的工作原理及控制策略 7

2.1 光伏储能系统的工作原理 7

2.1.1 光伏电池发电原理 7

2.1.2 双向DC/DC变换器的工作原理 8

2.1.3 光储混合系统工作原理 10

2.2 光伏储能系统的控制策略 11

2.2.1 光伏系统的控制策略 11

2.2.2 储能系统的控制策略 15

2.2.3 光伏储能系统的功率协调控制策略 17

第3章 光伏储能系统的数学模型 20

3.1 光伏系统的建模 20

3.1.1 光伏电池的等效模型 20

3.1.2 光伏并网逆变器数学模型 21

3.1.3 光伏并网逆变器PQ控制数学模型 24

3.2 储能系统的建模 26

3.2.1 蓄电池的数学模型 26

3.2.2 储能单元模型 28

第4章 光伏储能系统的仿真分析 30

4.1 光伏储能系统的有功功率协调控制分析 30

4.1.1 光伏储能系统仿真模型 30

4.1.2 有功功率仿真结果 31

4.2 光伏储能系统的无功功率协调控制分析 32

4.3 光伏储能系统的小干扰动态特性分析 33

4.3.1 电压特性分析 33

4.3.2 电流特性分析 34

4.3.3 有功功率分析 35

4.3.4 无功功率分析 37

第5章 总结与展望 38

5.1 全文总结 38

5.2 课题展望 38

参考文献 40

致 谢 43

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

近年来，不断恶化的全球环境和化石能源的快速消耗，使世界各国开始找寻适合人类生存和发展的新型能源，导致建设光储项目成为现下实施能源转型的重要举措。太阳能资源丰富，并不需要考虑资源短缺，而光伏正是利用太阳能发电的系统。因此光伏发电使电能开发的效率得到了极大程度的提高，成为现如今最具有开发潜力的发电技术之一。

光伏发电是一种可再生能源发电技术，它使用的是无任何污染的清洁环保的太阳能，在过去的几年中，它已成为世界上增长最快的新能源生产方式之一。有数据显示，2014年中国新增光伏设施居全球首位，占整个行业新增设施的四分之一，高达10.6GW。在中国的西部，西藏和青海，太阳能资源特别丰富，戈壁滩平坦而荒漠，其太阳能生产和环境条件优越。工业和信息化部制定的《十二五太阳能光伏产业发展计划》的意见草案提出了光伏产业发展的目标。装机容量平均每年增加10GW，这表明中国的光伏产业在未来几年将继续快速增长。

然而，光伏输出具有诸如间歇，随机和易挥发的性质。当前，由光伏系统产生的功率波动由用于电网的调峰和调频的常规旋转备用单元来补偿，以避免光伏单独并网时，电网出现稳定性较差、电能质量较低、所需功率不足。但是，当光伏系统用于更大电网时，需要增加旋转备用容量，即增加备用调频调峰机组的数量频率，电网才会相对稳定。而这将增加光伏并网的成本，也抑制了光伏并网的前进。

我国西部的大功率光伏电站基本在边缘区，而电网并联着若干不稳定负荷，导致电网不稳定，特别是光伏输出功率不稳定，且自身扛干扰能力缺乏，使得并网效果更差^[1]。