茅曉亮　黃建勇

摘要：微電網(wǎng)技術(shù)是現(xiàn)代電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的新方向，它的出現(xiàn)為解決現(xiàn)代大電網(wǎng)的很多問題帶來了巨大的便利和契機(jī)，同時還為各種分布式電源的利用和開發(fā)提供了新的思路。作為微電網(wǎng)技術(shù)的分支，直流微電網(wǎng)技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢逐漸走入人們的視野。它具有高穩(wěn)定性、控制方法簡單、便于電源接入以及易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，被很多需要高供電可靠性的用電場合所采用。該文針對其中的多種分布式電源進(jìn)行了建模。該課題中的直流微電網(wǎng)控制主要以穩(wěn)定電壓水平為目標(biāo)，集中討論了在直流微電網(wǎng)中各主要分布式電源及其主電路的電壓控制方法。在光伏系統(tǒng)中，控制主電路Boost電路，用于提高光伏電池板的輸出電壓。蓄電池的控制電路采用雙向的直流變換器。在燃料電池中，控制電路采用的也是Boost電路，作用于光伏系統(tǒng)中一致。在以上三種電路中，該文均采用PI調(diào)節(jié)控制輸出端電壓的穩(wěn)定性，最后得到穩(wěn)定的輸出電壓42V。

關(guān)鍵詞：直流微電網(wǎng)；光伏電池板；鉛酸蓄電池；燃料電池；DC/DC變換器

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）18-0223-03

1概述

微電網(wǎng)技術(shù)代表了未來分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢，是未來智能配用電系統(tǒng)的重要組成部分，對推進(jìn)節(jié)能減排和實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。國家能源局近期連續(xù)出臺《關(guān)于推進(jìn)新能源微電網(wǎng)示范項(xiàng)目建設(shè)的指導(dǎo)意見》、《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動計(jì)劃（2015—2020年）的通知》等文件，指出應(yīng)積極發(fā)展新能源，大幅提升配電網(wǎng)接納新能源、分布式電源及多元負(fù)荷的能力，加快推進(jìn)新能源微電網(wǎng)示范工程建設(shè)，探索適應(yīng)新能源發(fā)展的微電網(wǎng)技術(shù)及運(yùn)營管理體制。

2理論模型

2.1光伏發(fā)電

通過將多個光伏電池并聯(lián)和串聯(lián)可以得到光伏陣列。通過光伏電路模型連接可以提高輸出電壓的DC/DC變換器和為了穩(wěn)定輸出而設(shè)置的反饋控制電路，最后添加負(fù)載，在PSIM仿真軟件中畫出光伏系統(tǒng)的仿真電路圖。

2.2鉛酸蓄電池

電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池。在放電狀態(tài)下，正極的主要成分是兩氧化鉛，負(fù)極的主要成分是鉛。在荷電狀態(tài)下，正極和負(fù)極的主要成分是硫酸鉛。分為蓄電池和免維護(hù)鉛酸蓄電池。

電池主要由管狀正極板、負(fù)極板、電解液、隔板、電池、電池蓋、極柱、注液罩等組成。廢氣電池的電極由鉛和鉛的氧化物組成，電解液是硫酸的水溶液。其主要優(yōu)點(diǎn)是電壓穩(wěn)定，成本低。缺點(diǎn)是電池可以以較低的速率儲存（即每公斤電池儲存的能量），使用壽命短，日常維護(hù)頻繁。舊普通電池的平均壽命為2年左右，電解液的高度必須定期檢查，并加蒸餾水。然而，隨著技術(shù)的發(fā)展，鉛酸蓄電池變得更長，更容易維護(hù)。

2.3燃料電池

燃料電池的原理是一種電化學(xué)裝置，其組成與常規(guī)電池相同。單個電池由兩個正負(fù)電極（負(fù)極、燃料電極和陽極、氧化劑電極）和電解液組成。不同的是，平均電池的活性物質(zhì)存儲在電池內(nèi)，從而限制電池容量。燃料電池的正負(fù)電極本身不含活性物質(zhì)，只是催化轉(zhuǎn)化器。這是一個真正的燃料電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能轉(zhuǎn)換機(jī)。當(dāng)電池處于工作狀態(tài)時，燃料和氧化劑被外部供應(yīng)。原則上，只要反應(yīng)物連續(xù)供給，反應(yīng)產(chǎn)物被排除，燃料電池就可以連續(xù)發(fā)電。以氫氧燃料電池為例，說明燃料電池中氫氧燃料電池的反應(yīng)原理。這個反應(yīng)是電解水的逆過程。

電極應(yīng)為：負(fù)極：H2+20H-→2H20+2e-

正極：1/202 H2O 2e-→2OH-

電池反應(yīng)：H2 1/202==H20

3直流升壓斬波器的狀態(tài)空間平均法

3.1狀態(tài)變量的平均

由于開關(guān)器件的作用，變換器電路呈現(xiàn)若干個狀態(tài)；如果電路每個狀態(tài)都可以用狀態(tài)方程來描述，那么通過時間加權(quán)，可以得到平局化的系統(tǒng)方程；圖中Ai，Bi，Ci分別為狀態(tài)空間方程的系數(shù)矩陣；平均周期被分為m個區(qū)間。endprint