Estudo de simulación da xestión de enerxía para PV-ESS domésticos
Conforme a crise enerxética global se agrava e a contaminación ambiental aumenta, os gobernos de todo o mundo están aumentando o apoio á I+D en xeración de enerxía nova. O uso doméstico da xeración distribuída solar, unha dirección clave para a seguinte fase da industria fotovoltaica, está gañando cada vez máis atención. No entanto, problemas como as fluctuacións na produción de enerxía dos compoñentes fotovoltaicos e a racionalidade da integración das unidades de almacenamento de enerxía poden afectar seriamente o uso eléctrico doméstico. Polo tanto, para coordinar o fluxo estable de enerxía entre as unidades do sistema e garantir un funcionamento liso, é necesaria unha estratexia de xestión de enerxía que equilibre a oferta e a demanda. Este artigo, baseado nos sistemas domésticos de fotovoltaica-almacenamento de enerxía, estuda a xestión de enerxía para permitir un funcionamento estable e proporcionar unha base teórica para as aplicacións prácticas de enerxía limpa.
1 Análise da Estrutura do Sistema e Algoritmo de Xestión de Enerxía
A topoloxía do sistema de fotovoltaica-almacenamento de enerxía doméstico estudado (Figura 1) inclúe módulos fotovoltaicos, baterías de ion-litio, conversores de potencia, a rede e cargas de usuario. A saída dos módulos fotovoltaicos forma unha tensión común de barramento DC a través dun conversor Boost. As baterías de ion-litio conectanse a este barramento a través dun conversor Buck-Boost. O barramento DC alimenta entón a rede monofásica ou suministra as cargas independentemente a través dun inversor de puente completo.
O sistema prioriza a "autogeneración e autoconsumo". A saída dos módulos fotovoltaicos, como fonte principal de enerxía, primeiro atende as cargas de usuario. O excedente/déficit de enerxía fotovoltaica equilibrase con as baterías de ion-litio (fonte secundaria); se ambos, os módulos fotovoltaicos e as baterías, alcanzan os seus límites, a rede (fonte terciaria) asegura un suministro estable.
Para a saída PV, SOC da batería e potencia de carga-descarga: Se PPV < PPV-min}, o conversor Boost apágase (sin saída de potencia); de outro modo, funciona. As baterías deixan de cargar cando SOC > 90% e descargan cando SOC < 10%. Pbat axusta dinamicamente con PPV e Pload, variando de 0 ata a potencia máxima de carga da batería. Para evitar oscilacións frecuentes de carga-descarga, o estado do ciclo seguinte depende do estado da batería no ciclo anterior, evitando cambios frecuentes de modos de sistema.
Basándose nisto, propónse un algoritmo de xestión de enerxía para sistemas domésticos de fotovoltaica-almacenamento, como se mostra na Figura 2.
2 Análise dos Modos de Operación do Sistema e Fluxo de Enerxía
Guiado polo algoritmo de xestión de enerxía, a operación do sistema divide-se en modos independente e conectado á rede, cada un subdividido como segue:
2.1 Operación Independente (Por Potencia Principal)
Existen dous submodos, definidos pola fonte de enerxía que controla o barramento DC:
2. 2 Operación Conectada á Rede (Por Estado do Inversor)
Divídese segundo se o inversor está en inversión ou rectificación:
2.3 Límites de Modo e Coordinación
As condicións de activación dos 4 submodos e a coordinación de equipos detállanse na Táboa 1 (por engadir). A través da conmutación dinámica de "PV-batería-rede" e o control adaptativo dos conversores Boost/Buck-Boost e o inversor, o sistema permite un flujo eficiente de enerxía en "xeración-almacenamento-consumo", cubrindo todas as necesidades de enerxía doméstica (off-grid, conectado á rede, de emergencia, etc.).
A figura 3(a) amosa a onda para o Modo 1: Saída PV = 4.8 kW, carga = 3 kW. O módulo PV produce 240 Vdc; o conversor Boost estabiliza o barramento DC a 480 Vdc. O inversor funciona en inversión independente (220 Vac para cargas), e o Buck-Boost traballa en modo Buck (1.8 kW para cargar a batería). Ondas (de arriba a abaixo): Corrente de saída PV, tensión de barramento DC, tensión de saída do inversor, e corrente de carga da batería.
A figura 3(b) corresponde ao Modo 2: Saída PV = 5 kW (batería completa, polo que o Buck-Boost está apagado). Carga = 3 kW; o inversor usa inversión conectada á rede para manter o barramento DC a 480 Vdc, alimentando a enerxía excedente á rede (9 A, sincronizada coa tensión da rede). Ondas: Corrente de saída PV, tensión de barramento DC, tensión de saída do inversor, e corrente conectada á rede.
A figura 3(c) amosa o Modo 3: O módulo PV alcanza os seus límites (sin saída, Boost apagado). A unidade de almacenamento de enerxía alimenta o sistema; o Buck-Boost funciona en modo Boost (barramento DC = 480 Vdc). O inversor usa inversión independente (220 Vac para cargas de 3 kW). Ondas: Corrente de descarga da batería, tensión de barramento DC, e tensión de saída do inversor. A figura 3(d) presenta o Modo 4: Ambos, PV e almacenamento de enerxía, alcanzan os seus límites (sin saída). A rede alimenta as cargas (3 kW) e carga a batería; o inversor usa rectificación conectada á rede (barramento DC = 480 Vdc).
3. Conclusión (Manutención de Farolas)
A manutención actual de farolas urbanas ten deficiencias. Para mellorar, debe centrarse en catro áreas:
Estes pasos mellorarán a eficiencia da xestión de farolas, apoiando as operacións de cidade inteligente e o desenvolvemento verde.
