MATLAB/Simulink仿真 并网型风光混储直流微电网 实现：功率分配、削峰填谷、平抑功率波动 包含：光伏、风机、超级电容、蓄电池 光伏、风机：MPPT控制、boost电路 超级电容、蓄电池：双向DC/DC电路
在当今追求可持续能源的时代，并网型风光混储直流微电网成为了研究热点。它巧妙地融合了太阳能、风能等可再生能源，搭配超级电容和蓄电池进行储能，实现高效的功率管理。今天咱们就来聊聊如何在MATLAB/Simulink中对其进行仿真实现功率分配、削峰填谷以及平抑功率波动这些重要功能。
系统构成要素
光伏与风机
光伏和风机作为主要的发电单元，其核心控制技术是最大功率点跟踪（MPPT），并且通过boost电路来提升电压。以光伏的MPPT控制为例，常见的有扰动观察法。在MATLAB/Simulink中搭建模型时，我们可以通过以下代码片段来大致实现扰动观察法的核心逻辑（这里简化为伪代码形式，实际在Simulink模块中实现会有所不同）：
% 初始化参数 prev_power = 0; step_size = 0.01; % 扰动步长 while true % 获取当前光伏板的电压和电流，计算功率 current_voltage = get_voltage(); current_current = get_current(); current_power = current_voltage * current_current; if current_power > prev_power % 功率增加，朝相同方向继续扰动 new_voltage = current_voltage + step_size; else % 功率减小，朝相反方向扰动 new_voltage = current_voltage - step_size; end set_voltage(new_voltage); % 设置新的电压 prev_power = current_power; end这段代码核心思路就是不断扰动光伏板的工作电压，比较前后功率大小，从而让光伏板始终工作在最大功率点附近。而boost电路则可以通过Simulink中的电力系统模块库进行搭建，将光伏板输出的低电压提升到合适的直流母线电压等级。
MATLAB/Simulink仿真 并网型风光混储直流微电网 实现：功率分配、削峰填谷、平抑功率波动 包含：光伏、风机、超级电容、蓄电池 光伏、风机：MPPT控制、boost电路 超级电容、蓄电池：双向DC/DC电路
风机的MPPT控制原理类似，不过其输入是风速等参数。通过控制风机的桨距角或者转速，让风机捕获最大风能。
超级电容与蓄电池
超级电容和蓄电池承担着储能的重要职责，它们与直流母线之间通过双向DC/DC电路连接。双向DC/DC电路可以实现能量的双向流动，既可以在发电过剩时存储能量，也能在发电不足时释放能量。比如在Simulink中搭建双向DC/DC电路模型时，我们可以通过设置合适的PWM信号来控制开关管的导通与关断，实现对能量流动的精确控制。假设我们使用一个简单的PI控制器来调节双向DC/DC电路的输出，代码示例如下（同样为伪代码形式）：
% 初始化PI参数 kp = 0.5; ki = 0.1; integral = 0; prev_error = 0; while true % 获取当前直流母线电压与参考电压 current_voltage = get_bus_voltage(); reference_voltage = get_reference_voltage(); error = reference_voltage - current_voltage; integral = integral + error; p_term = kp * error; i_term = ki * integral; control_signal = p_term + i_term; % 根据控制信号生成PWM信号控制双向DC/DC电路 pwm_signal = generate_pwm(control_signal); set_pwm(pwm_signal); prev_error = error; end这段代码通过PI控制器不断调节控制信号，生成合适的PWM信号，来维持直流母线电压稳定，同时实现超级电容和蓄电池与直流母线之间的能量合理交换。
功率分配、削峰填谷与平抑功率波动实现
功率分配
功率分配需要根据光伏、风机的发电功率以及负载需求，合理分配超级电容和蓄电池的充放电功率。可以通过一个功率管理模块来实现，该模块依据实时监测的功率数据进行决策。例如，当光伏和风机发电功率大于负载需求时，优先给蓄电池充电，如果蓄电池充满，则给超级电容充电；反之，当发电功率不足时，先由超级电容放电，若超级电容电量不足，则蓄电池放电。在Simulink中可以通过一系列的逻辑判断模块和信号处理模块搭建这个功率管理模块。
削峰填谷
削峰填谷主要是利用储能系统在用电高峰时释放能量，用电低谷时存储能量。以一天的用电曲线为例，白天光照充足、用电需求大时，光伏全力发电，若仍不能满足需求，超级电容和蓄电池辅助放电；夜晚用电低谷且光伏不发电时，风机发电多余的部分存储到储能系统中。这就需要对负载功率和发电功率进行实时监测和预测，从而提前做好储能系统的充放电安排。在MATLAB中可以通过数据分析和预测算法来实现，比如简单的时间序列预测模型。
平抑功率波动
风光发电具有间歇性和波动性，平抑功率波动至关重要。超级电容响应速度快，适合抑制短时间的功率波动；蓄电池容量大，用于应对长时间的功率缺额或过剩。当光伏或风机功率突然变化时，超级电容迅速做出响应，吸收或释放能量，减缓功率波动对直流母线的影响。之后，蓄电池根据整体的功率平衡情况进行充放电调整，维持系统的稳定运行。在Simulink模型中，可以通过设置合适的控制参数和逻辑，协调超级电容和蓄电池的工作，实现功率波动的有效平抑。
通过在MATLAB/Simulink中精心搭建并网型风光混储直流微电网的各个模块，并合理设置参数和控制逻辑，我们就能实现功率分配、削峰填谷以及平抑功率波动等功能，为未来高效、稳定的直流微电网运行提供有力的仿真支持和理论依据。希望这篇博文能给对相关领域感兴趣的朋友一些启发和帮助，大家一起探索可持续能源的美好未来！
