کنترل هموار نوسانات تولید برق فوتوولتائیک (PV) و توان بادی، مبتنی بر باتری‌خانه ذخیره کننده انرژی (BESS)

چکیده

اصطلاحات مربوط

فهرست اصطلاحات

1.   مقدمه

شکل 1.   سیستم تولید توان  هیبریدی بادی/PV/

شکل 2.   توان WPGS (سیستم تولید توان بادی)، مبنی بر توان خروجی بادی در ژآنگبی که بطور عملی بدست آمده است.

شکل 3.   توان PVGS (سیستم تولید توان خورشیدی) مبنی بر توان خروجی PV در ژآنگبی که بطور عملی بدست آمده است.

2.   مدل کردن منابع توان

الف.  مدل کردن سیستم تولید توان بادی

ب.  مدل سازی سیستم تولید قدرت PV (فوتوولتائیک)

ج. مدل سازی BESS

شکل 5.   مشخصات ولتاژ مدار باز، در مقابل SOC باتری.

شکل 6.   مقاومت داخلی در مقابل SOC باتری.

جدول 1.   مشخصات سیستم ذخیره انرژی باتری

3.   استراتژی کنترل هموار کننده مبنی بر SOC

روش 2: توان اولیه BESS، بر مبنای محدود کننده سرعت دینامیکی (پویا) ارائه شده، محاسبه شده است: یعنی، سرعت تغییرات توان در زمان t اینگونه محاسبه می شود

ضریب توان اصلاح شده Ai در مقابل SOC باتری.

شکل 8.   فلوچارت فرآیند برای برآورده کردن محدودیت‌های توان مجاز هر واحد BESS.

جدول 2.   توان هدف PCS را برای تقاضای 800-kW تعیین کنید.

جدول 3.   توان هدف PCS را برای تقاضای -800 kW تعیین کنید.

4 .   شبیه سازی و معتبرسازی

الف.  دو روش کنترل هموار، تحت شرایط SOC طبیعی

شکل 9.   شکل موج‌های توان در مورد الف  (a) با روش 1 و (b) با روش 2.

شکل 10.   شکل موج‌های سرعت نوسان توان در مورد A (a) با استفاده از روش 1 و (b) با استفاده از روش 2.

ب.  مدیریت انرژی تحت شرایط شدید SOC

شکل 11.   شکل موج‌های توان برای هر واحد PCS در مورد الف (a) با روش 1 و (b) با روش 

شکل 12.   شکل موج‌های SOC در مورد الف (a) با روش 1 و (b) با روش 2.

شکل 13.   شکل موج‌های توان در مورد ب.

ج.  کنترل هموار خروجی PV روزانه، تحت محدودیت سرعت نوسان توان

5.   نتیجه گیری

از باتری خانه ذخیره کننده انرژی (BESS) برای مقاصد فعلی هموار کردن (منظور از بین بردن نوسانات) نوسانات تولید انرژی بادی و خورشیدی استفاده می شود. این سیستم‌های قدرت هیبرید مبنی بر BESS، به یک استراتژی کنترل مناسبی که بتواند به‌صورت موثری سطوح توان خروجی و حالت شارژ (SOC) باتری را تنظیم کند، نیازمندند. این مقاله، نتایج بررسی شبیه سازی سیستم قدرت هیبرید بادی/ فوتوولتائیک (PV)/BESS را که به منظور بهبود عملیات هموار کردن شکل موج توان تولیدی خروجی، و موثر بودن کنترل SOC باتری انجام شده است، ارائه می دهد. یک روش کنترل هموار برای کاهش نوسانات توان خروجی هیبریدی بادی/PV و نیز تنظیم SOC باتری تحت شرایطی خاص، در اینجا ارائه شده است. یک روش جدید تخصیص توان لحظه ای مبنی بر BESS نیز پیشنهاد شده است. فواید این روش‌ها نیز با استفاده از نرم افزار MATLAB/SIMULINK بررسی شده است.

در سال‌های اخیر، تولید برق با استفاده از انرژی باد و خورشید (PV) توجه چشمگیری را در سراسر دنیا به خود وا داشته است. شرکت دولتی شبکه برق چین (SGCC)، در حال ساخت پروژه نمایشی مشترک خطوط انتقال، و پست ذخیره انرژی بادی/PV/باتری ای (BESS) ملی بوده، و این پروژه در منطقه ژآنگبی، هبی در چین واقع است. ژآنگبی متعلق به نیروگاه بادی 10 ملیون کیلوواتی چین می باشد. پروژه نمایشی در سه مرحله برنامه ریزی شده است. اکنون در مرحله نخست قرار داشته . تا پایان ماه دسامبر سال 2011، یک مزرعه بادی 100 مگاواتی، یک مزرعه 40 مگاواتی، و یک BESS لیتیومیونی 14-MW/63-MWh در ژانگبی ساخته خواهد شد. سیستم ذخیره سازی انرژی باتری، قادر به ارائه پاسخ‌های مدیریت انرژی انعطاف پذیری است که می تواند کیفیت توان سیستم‌های تولید توان هیبریدی انرژی تجدیدپذیر را بهبود بخشد. بدین منطور، روش‌های کنترلی و پیکربندی‌های زیادی باید برای سیستم‌های ذخیره سازی انرژی هیبریدی _مانند یک سیستم ذخیره سازی انرژی باتری، یک سیستم مغناطیسی ابررسانا (SMES)، یک سیستم انرژی چرخ طیار (FES)، یک سیستم انرژی خازنی (ECS)، و یک سیستم هیبریدی پیل سوختی/الکترولایزر_ ارائه شده‌اند تا نوسانات توان را کاهش داده یا کیفیت توان را بهبود بخشند. به لطف توسعه سریع باتری‌ها، سیستم‌های ذخیره سازی امرژی باتری به تازگی آغاز به بکار رفتن در کاربردهایی همانند تنظیم فرکانس، پایدارسازی شبکه، کاهش تلفات انتقال، کاهش پرباری، افزایش قابلیت اطمینان، هموار کردن انرژی‌های خورشیدی و بادی، تغییر جهت چرخش، اصلاح پیک، یکسان سازی بار، منابع توان اضطراری، خدمات شبکه، ایستگاه‌های شارژ وسایل نقلیه برقی (EV)، و دیگر کاربدرها، کرده‌اند.