功率跟踪

在“双碳”背景下，风电作为零碳电力和新能源发电的主力军，在助力社会全面绿色低碳转型方面发挥了关键性作用。在保证发电稳定的前提下实现风能的最大化利用，提升风力发电系统发电量至为重要。文中针对永磁同步风力发电系统的最大功率跟踪（maximum power point tracking，MPPT）问题进行研究。首先建立了永磁同步风力发电系统的机理仿真模型，用两电平双PWM全功率换流器连接风力发电机与电网。然后基于以上模型，分别设计了整数阶PI控制器、分数阶PIλ控制器、模糊分数阶PIλ控制器以实现MPPT控制。最后对以上控制策略进行了仿真研究。结果表明，无论在阶跃风速还是随机风速下，模糊分数阶PIλ控制器相较于其他两种均具有更出色的MPPT性能与更强的鲁棒性。

在“双碳”背景下，风电作为零碳电力和新能源发电的主力军，在助力社会全面绿色低碳转型方面发挥了关键性作用。在保证发电稳定的前提下实现风能的最大化利用，提升风力发电系统发电量至为重要。文中针对永磁同步风力发电系统的最大功率跟踪（maximum power point tracking，MPPT）问题进行研究。首先建立了永磁同步风力发电系统的机理仿真模型，用两电平双PWM全功率换流器连接风力发电机与电网。然后基于以上模型，分别设计了整数阶PI控制器、分数阶PIλ控制器、模糊分数阶PIλ控制器以实现MPPT控制。最后对以上控制策略进行了仿真研究。结果表明，无论在阶跃风速还是随机风速下，模糊分数阶PIλ控制器相较于其他两种均具有更出色的MPPT性能与更强的鲁棒性。

贵州电网2008年冰灾后在全省陆续安装数百套输电线路覆冰监测装置，目前覆冰监测装置都采用太阳能板结合蓄电池的供电模式，通过十余年运行经验发现该供电模式存在较大的问题，特别是在冬季覆冰期监测设备经常出现因供电不足而失效，并且需要人工到现场维护才能恢复的情况。造成该间题的原因主要有两点：太阳能板被冰雪覆盖造成能量输入严重不足。在冰冻气候条件下太阳能板会被覆盖较厚的冰层，使其长时间无法为监测系统提供充足的能量。由于长期输入能量不足造成电源管理系统失效、影响使用寿命。监测设备的电源管理系统由内部储能蓄电池供电。作为后备电源的蓄电池在长期得不到外部能量补充时会造成蓄电池能量过放，当其输出电压低于充电控制器的启动电压后整个电源系统就会出现崩溃。即使之后太阳能板恢复正常功率输出电源系统也不能恢复正常。 事实上，目前输电类在线监测设备电源受行业水平限制，大部分采用与覆冰装置相同的供电方案，由于覆冰或长期积污会导致太阳能发电效率较低，以上问题也是输电类在线监测设备遇到的共性问题。 针对以上间题，急需为覆冰监测装置找到一种成本相对低廉、不受外界气候环境影响、具有持续供电能力的取电装置。

基于DIgSILENT仿真平台搭建了适用于动态仿真的并网光伏发电系统的工程用数学模型，包含了光伏阵列、逆变器及其控制系统模型。该系统采用电压外环电流内环的双闭环控制方法，直流电压外环用于实现光伏电池最大功率点跟踪，交流电压外环用于控制输出的无功功率。最后，结合算例，研究了实际光照强度变化、电网有功调度及电网电压跌落时光伏系统的输出特性。仿真结果表明，采用的仿真分析方法切实有效，模型输出与实际输出基本相似。该模型能够很好地实现最大功率跟踪、快速地响应电网调度指令，电网电压跌落时还可提供一定的无功功率，可用于实际光伏发电系统的并网分析，为实际工程研究奠定了基础。

混合能源直流微电网在快速跟踪负载方面具有较大优势，弥补了固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC)直流微电网功率跟踪缓慢的问题。现有能源管控策略重点关注能源分配，对系统效率、运行安全性和燃料亏空方面缺乏相关研究和成熟策略。为此，提出了一种混合能源直流微型电网能源优化管控策略。首先，搭建了混合SOFC直流微电网模型。其次，采用最优操作点(optimal operating points, OOPs)实现最大效率，然后采用平均电流控制模式保证稳定的电力供应。最后，设计了基于SOFC电流的时滞控制算法来避免燃料亏空。实验结果表明，所提出的能源优化管控策略具有时间响应迅速、输出效率高和热特性良好等优势。