【《光储型微电网仿真数学模型分析案例》2400字】

光储型微电网仿真数学模型分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u32503光储型微电网仿真数学模型分析案例 1218011.1光幅电池特性及模型 1175021.1.1光照强度的概率密度函数 280811.1.2光幅电池输出功率模型 2227701.2蓄电池特性及模型 31.1光幅电池特性及模型在清洁能源使用的方面研究，首先就会想到太阳能，并且太阳能在生活中的应用最为普遍，太阳能不仅存在普遍，而且清洁、成本低、能无限利用。所以，想要实现能源快速发展，就要把能源重心向太阳能资源转向，这将对我国可持续发展战略的发展，经济的进步有重大帮助。太阳能最主要就应用与发电技术，太阳能在发电领域的空间巨大。因此，在研究中，使用太阳能很普遍，也因此，光幅发电被普遍使用在微电网发电系统中[13]。依照光幅发电的含义，光幅发电可以完成从光能到电能一次性的能量转换，光能发生了幅特反应，因而，认为光幅发电是一种创新型突破，也是读点能利用的飞跃。光幅电池发电系统包括：输入环节和逆变环节以及输出环节。数个光幅电池板排列在一起，光幅组件就是由这些太阳能板构成的[14]。如图3-1是所示，光幅电池发电工作时的原理图。图3-1光幅电池发电原理如上图所示可以得出，太阳能板在接受太阳光辐射时，生成正负电子，正负电子就在电场力的作用下沿着电场线运动，构成PN结。在断路时，P区与N区中间，就具有了电势差值，这个电势差值也就是电池的端电压[15]。在PN结与外电路形成通路时，随着光能照射时间的增加，产生了更多的正负电荷，与此同时，正负电荷的运动就产生了电流，这时候PN结就可以充当电源，完成供电环节。光幅电池的工作很容易受干扰，最明显的就是光强和温度，对光幅电池输出功率的干扰是最严重的，因此本文着重对光幅电池受光照强度和温度的干扰变化展开研究。为了实现光幅发电对光能最大的利用，就必要的改变电池的工作点，让光幅电池时刻运行在最大功率点（MaximumPowerPointTracking,MPPT）上[16]。1.1.1光照强度的概率密度函数即使光幅发电已经在生活中投入使用很长时间，但是对电池的研究还不够完善、精确，由于光幅电池极易受外界因素干扰，它的工作效率仍然有很大的提升空间。因而使得我们不得不掌握光照的分散程度，得出光照特性曲线[17]。在诸多研究分析中，才得出下述结论，光幅电池光照强度分布如式（3-1）、式（3-2）、式（3-3）所示 （3-1） （3-2） （3-3）1.1.2光幅电池输出功率模型想要构建光幅电池的输出功率模型，就必须知道干扰因素，上述最主要的干扰因素为光照和温度，由此可知，根据光照和温度，就可以大致仿真出光幅电池功率模型，具体如式（3-4）所示 （3-4）式中，PSTC是指光照强度S=l000W/m2，环境温度T=25℃下，光幅电池的额定输出功率（W）；Gc是测试点处的真实是光照强度（W/m2）；GSTC=1000W/m2；k常系数，一般等于-0.45%/℃；TSTC电池板的真实温度（℃）；TC是在t时刻时，发电时，它的外表温度（℃）。如式（3-5）、式（3-6）所示 （3-5） （3-6）通过以上对光幅电池仿真模型，测量出光照和温度，将数值代入公式，就能得到光幅电池运行状态。在此，想要更好的绘出功率跟踪情况，下式（3-7）提出了光照分散度的函数 （3-7）1.2蓄电池特性及模型1.2.1蓄电池特性整个光储型微电网中，不仅有分布式电源，还会配备一些储能原件，在电网中电能过剩或者缺额时，确保电网正常运行，也是电网中的基础原件，不可去除。它存在如下几点优点：首先，它具有缓冲功能。光储型微电网发电单元里只有光幅电池，它们可以实现绿色环保，可是光幅太阳能组的发电也具有极大的不确定性，会受到诸多不可控因素的干扰。系统发电会有一定的幅值，因而，储能装置的存在就具有必要性，储及时调整发电的平稳性，维持系统平稳输出，供电自由[17]。其次，削峰填谷也是它不可或缺的优势。储能在系统产生足够的功耗并产生低功耗时，可以储存多余的能量，当功耗较高时，可以释放能量。这样既避免了用电高峰时的电力短缺，又避免了电槽中多余能量的流失。最后，它还具有灵活的可调度特点。风力发电机和太阳能电池是不可编程发电单元，但当储存能量组合成可编程单元时，它们是不可编程的。当下，光储型微电网中，铅酸蓄电池为标准、通用的储能原件。铅酸蓄电池的阳极物质、阴极物质和电解液中不存在材料损耗，与其他蓄电池比较起来，铅酸蓄电池使用寿命更长、成本效益更高。高循环利用率、维修方便、放电安全、大电流供电周期长等，是满足工程要求的储能设备，使用频率极高[18]。充电时，铅酸蓄电池中的电能输出为化学能；相对的，在放电过程中，化学能再跳转成电能。这就是铅酸蓄电池工作的原理，蓄电池储能、供能所对应的化学反应过程，如式（3-8）—（3-12）所示：总反应式：（3-8）放电时：负极：（3-9）正极：（3-10）充电时：阴极：（3-11）阳极：（3-12）由式(3-8)—式(3-12)得出，电池放电时，铅Pb在负极进行氧化过程，丢掉电子，在被氧化为PbSO4的同时，PbO2在正极进行还原过程，拥有电子，生成PbSO4。太阳能易受光线和风向等外界干扰。就微电网系统的重要组成部分而言，其运行机制不稳定，不能仅仅依靠光幅、风机等可再生能源来支持和保障系统稳定正常运行。为了实现对用户的持续供电，必须在系统中安装必要的储能设备，以提高供电运行的可控性和可靠性。铅酸蓄电池与清洁再生能源相结合，可以消除系统电压不稳定和断电的可能性，起到能量缓冲作用，改善微电网惯性，提高电源多样性。此外，蓄电池还可以为微电网提供备用电源，提高微电网运行的可靠性。1.2.2蓄电池模型1.蓄电池额定容量模型取可用的和约束电荷，建立出电池容量相对性的数学模型。利用电荷守恒定律，可用的电荷量等于所有时间点的束缚电荷量。符合上述规律和工作特点，从而模拟了蓄电池容量的数学建模。如式（3-13）—式（3-17）所示 （3-13） （3-14） （3-15）（3-16）（3-17）式中，q1表示可用电荷量（C）;q2表示束缚电荷量（C）；q是任意时刻下蓄电池内部的电荷总量（C）;e是指数函数；q0t是总电荷量（C），q0t=qt1.0+qt2.0。2.蓄电池电压模型创造模型时，设：电阻（蓄电池内部的）的变化可以忽略不计，则蓄电池输出电压U的