SSB蓄电池统一模糊逻辑控制器及孤立住宅混合光伏/柴油/电池能源系统的电力管理

2026-02-05 08:52:31

现在，世界上最偏远的地方都由根据柴油发电机组的电力体系供电，因为它们既可用又牢靠。不幸的是，由于多种要素，如在低功率条件下运转（<40-50%额定功率）以及向偏远地区运输燃料的高本钱[1,2]，它们的运转功率降低了。一些环境问题，如温室气体（GHG）的排放，也给赶快削减其运用供给了另一个理由[3]。这些要素促使混合动力体系成为孤立地区的代替能源来历[4,5]。这触及到运用几种可再生能源和储能体系，以确保必定的互补性，添加它们的优势并最大极限地削减它们的缺点[6]。

因而，需求一个高效的电力办理体系（PMS）和强大的调节器来在可变气候条件下以及任何不行猜测的负载改变期间以最大功率利用一切资源[7]。在连接到电网或不连接到电网的混合体系中，不同的资源和负载经过交流或直流母线或两者相互连接；这种连接是经过静态转换器[8]完成的，这些转换器将操控它们两个端子之间的能量流。这些转换器由供给参考值的调节器操控[9]。

在文献中，有许多关于PMS的作业，经过确保母线电压安稳和完成负载与运转在最大功率下的源之间的平衡来提高功率质量，从而提高了混合体系的全体功率，无论气候是否改变或负载是否改变。在[10]中，一个独立的光伏(PV)/柴油/电池体系由PMS办理，以两种形式操控体系。在隔离形式操控下，体系运用PV和电池使充电电压的频率和幅度坚持固定。在并行形式操控下，当电池放电时，柴油机以其额定功率运转，并与PV电力一起供给负载所需电力。[11-13]中的作者提出了一种混合体系(PV和存储)的PMS，能够在一切操作形式下确保体系的功率。他们表明，体系能够在孤立形式或并网形式下运转，使电池的充电状态坚持在制造商推荐的可接受范围内。[9]中的作者添加了超级电容器，以在快速改变期间最小化电池电流峰值。在同一方向上，[14]中提出了另一种PMS来办理连接到交流母线的三个源(PV、电池和柴油)，并为孤立的负载供电。在[15]中，包含PV、柴油和电池存储的智能微电网被供给了一个能量办理体系，以经过中压抑制光伏发电机引起的功率动摇。

上述提到的作品虽然依据混合体系所触及源的性质和数量具有不同的结构，但PMS（功率办理体系）是它们的共同点。PMS的另一个方面是其固有的结构，该结构根据一个流程图，其中包含多个序列和条件，需求选择恰当的形式来确认体系的运转方法。这种结构会突然改变参考值，这对调节器来说是一个巨大的挑战，需求坚持所需的功率质量和体系安稳性。最近在[16, 17]中提出了作业以坚持灵活性并运用根据含糊逻辑的PMS（PMS-FLC）来软化突然改变。在[14]中，PMS-FLC操控了一个包含三个源（风能、光伏和柴油）以及电池存储的混合体系，该体系为孤立的负载供电。主张的PMS-FLC根据阳光强度和风速的测量，假如这些测量不够准确，可能会导致体系功能下降。在[15]中，PMS-FLC用于操控一个混合体系，其源包含光伏、风力涡轮机、电池组和一个电解制氢体系。在这个体系中，光伏发电机一直供给其最大功率，而不管操作形式是否有约束。多余的能量将被存储在电池中或用于出产氢气。其他作业仅运用PMS-FLC来办理像[18]中提出的混合储能单元。操控逻辑决定了所需功率的比例。

在本文中，与上述作业相比，PMS和调节器都根据具有较少规矩的含糊逻辑，这确保了体系一切操作形式之间的平滑过渡，并提高了其灵活性和功率。PMS-FLC用于办理三个源（光伏、柴油和电池），其特色如下：

• 光伏体系能够在两种形式下运转：最大功率点盯梢（MPPT）形式，在该形式下它供给最大的功率；或许有限功率点（LPP）形式，以供给负载所需的刚好满足功率。

• 所提出的体系不需求开路负载；

• 不再需求阳光传感器；

• 电池状态坚持在答应的操作范围内；

• 生成的参考功率与负载的要求坚持一致；

• 柴油发电机发动和中止都很平稳。

这项作业的主要贡献总结如下：

• 经过粒子群优化算法（PSO）优化含糊逻辑操控器的参数（缩放参数和隶属函数（MFs））来开发FLC；

• 经过MATLAB®仿真来验证所提出的PMS，并与传统PMS进行比较。