Simulatio studii de gestione energiae PV-ESS domesticorum

Campus: Standardae Electricae

China

Cum crescit crisis energetica globalis et pollutions ambientalis gravior, gubernia mundi universi subsidium ad R&D in generatione novae energiae augent. Usus domesticus distributionis solaris, quod est de industria PV directio sequens principalis, attentionem crebriorem accepit. Tamen, difficultates ut fluctuationes output PV componentum et rationalitas integrationis unitatis storage energiae graviter usum electricitatis domesticum affectare possunt. Itaque, ad coordinandum fluxum stabilis inter systematis partes et operando suaviter, necessaria est strategia managementi energiae ad aequandum offerendam et demandam. Haec dissertatio, basata in systematibus domesticis PV-storage, studet managemento energiae ad operationem stabilem et praebet fundamentum theoreticum ad applicationes practicas energiarum purarum.

1 Analyse Structurae Systematis et Algorithmi Managementi Energiae

Topologia systematis domesticorum PV-storage (Figura 1) constat modulis PV, batteriis lithium-ion, converteribus potentiae, rete, et oneribus usuarii. Output moduli PV facit communem tensionem DC bus per converterem Boost. Batteriae lithium-ion connectuntur ad hunc bus per converterem Buck-Boost. Deinde DC bus alit potentiam in rete uniphasiale vel onera independenter per inverterem full-bridge.

Systema prioritate "self-generation and self-consumption" habet. Output moduli PV, ut principale solum, primum onera usuarii supplet. Superfluum/deficit potestiae PV aequalatur per batterias (secundarium solum); si ambo PV et batteriae limites attingunt, rete (tertium solum) certitudinem supplytationis praebet.

Pro output PV, SOC batteriae, et potentia charge-discharge: Si $P PV < P PV -min}$ , converter Boost desinit (nulla output potestiae); aliter, operatur. Batteriae cessant charging quando SOC > 90% et discharging quando SOC < 10%. $P bat$ adjustatur dynamiciter cum $P PV$ et $P load$ , varians ab 0 ad maxima potentia charging batteriae. Ut frequentes oscillationes charge-discharge evitentur, status proximi cyclus dependet a status batteriae cyclus prioris, praeventas frequentes commutationes modi systematis.

Hinc, proponitur algorithmus managementi energiae pro systematibus domesticis PV-storage, ut ostenditur in Figura 2.

2 Analyse Modorum Operationis Systematis et Fluxus Energiae

Subducta ab algorithmo managementi energiae, operatio systematis dividitur in modos independentes et grid-connected, uti infra subdividitur:

2.1 Operatio Independens (Per Principale Potestas)

Duobus submodis existentibus, definitis per principale solum controlans DC bus:

Modus PV-Driven

PV ut principale solum; Boost operatur in modo CV ad stabilizandam DC bus.
Inverter operatur in inversione independenti ad supplendum onera.
Si potestia PV > onus + potestia charging batteriae, Buck-Boost utitur modo Buck ad charging batteriae; aliter, Buck-Boost otiosus est.
Trigger: Output PV > onus, batteria non plena.
Logica:

Modus Battery-Driven

Batteria ut principale solum; Buck-Boost operatur in modo Boost ad stabilizandam DC bus.
Inverter utitur inversione independenti ad supplendum onera.
Si PV habet tenuem output, Boost operatur in modo MPPT; si nulla output PV, Boost otiosus est.
Trigger: Output PV < onus, batteria habet capacitas residua.
Logica:

2.2 Operatio Grid-Connected (Per Status Inverteris)

Divisa secundum utrum inverter sit in inversione an rectificatione:

Grid-Connected Inversion

Inverter utitur inversione grid-connected ad stabilizandam DC bus, transferens superfluam energiam ad rete.
Boost operatur in modo MPPT ad maximam potestiam output.
Buck-Boost otiosus est.
Trigger: Output PV > onus, batteria plena.
Logica:

Grid-Connected Rectification

Inverter utitur rectificatione grid-connected ad stabilizandam DC bus.
Buck-Boost operatur in modo Buck ad charging batteriae usque ad SOC > 90%.
Si PV habet tenuem output, Boost utitur modo MPPT; si nulla output PV, Boost otiosus est.
Trigger: Output PV < onus, batteria insufficiens (ambo principalia/secondary power attingunt limites).
Logica:

2.3 Limites Modorum et Coordination

Conditiones trigger et coordination equipmentorum quattuor submodorum deteguntur in Tabula 1 (addenda). Per commutationem dynamicam "PV-batteria-rete" et controllem adaptativum converterum Boost/Buck-Boost et inverter, systema efficiens flumen energiae in "generatione-storagio-consumptione" permittit, omnibus domesticis potentiis (off-grid, grid-connected, emergentia, etc.) sufficiens.

Figura 3(a) ostendit waveform pro Modo 1: Output PV = 4.8 kW, onus = 3 kW. Modulus PV output 240 Vdc; converter Boost stabilizat DC bus ad 480 Vdc. Inverter operatur in inversione independenti (220 Vac pro oneribus), et Buck-Boost operatur in modo Buck (1.8 kW ad charging batteriae). Waveforms (de summo ad inferum): current output PV, voltage DC bus, voltage output inverter, et current charging batteriae.

Figura 3(b) correspondet Modo 2: Output PV = 5 kW (batteria plena, itaque Buck-Boost off). Onus = 3 kW; inverter utitur inversione grid-connected ad stabilizandam DC bus ad 480 Vdc, transferens superfluam energiam ad rete (9 A, synchronus cum voltage rete). Waveforms: current output PV, voltage DC bus, voltage output inverter, et current grid-connected.

Figura 3(c) ostendit Modum 3: Modulus PV attingit limites (nulla output, Boost off). Unitas storage energiae alit systema; Buck-Boost operatur in modo Boost (DC bus = 480 Vdc). Inverter utitur inversione independenti (220 Vac pro oneribus 3 kW). Waveforms: current discharge batteriae, voltage DC bus, et voltage output inverter. Figura 3(d) praebet Modum 4: Ambo PV et storage energiae attingunt limites (nulla output). Rete alit onera (3 kW) et charging batteriae; inverter utitur rectificatione grid-connected (DC bus = 480 Vdc).