桑迪亚国家实验室模拟夏威夷微电网和光伏系统

Sandia希望确定，如果PV提供的功率降低或出现故障，需要多少电池容量才能确保整个系统的稳定性。当云层通过光伏阵列时，能量输出下降；电池必须足够大，以提供电力，直到柴油发电机能够接上负载。然而，超大电池可能会给毛伊岛电气的拉奈客户带来数十万美元的不必要成本。

为了确定一个经济高效、可靠的解决方案，Sandia需要对微电网进行建模，并比较包含不同控制策略、日照曲线和电池尺寸的模拟结果。

桑迪亚只需三个月就可以完成评估，因此需要快速开发模型。使模型适应未来使用的能力也是一项关键要求。“我们知道，新的发电机和其他可再生能源，如风力发电场，正在计划中，但详细的信息尚未提供，”申克曼解释说。“我们必须开发一种灵活且易于其他工程师理解的模型，以便毛伊岛电气公司能够在未来使用它。”

由三名桑迪亚工程师组成的团队使用Simulink和Simscape Elec万博1manbetxtrical对构成Lanai微电网的监控系统、光伏阵列、电源逆变器、电池、传统发电机和系统负载进行建模和仿真。

在Si万博1manbetxmulink中，Sandia工程师用Simscape Electrical的一台发电机和简单的恒流负载创建了Lanai现有系统的简化模型。

毛伊岛电气公司为桑迪亚提供了一个西门子公司^®PSS^®E使用负负载对光伏阵列建模的系统模型。为了验证Simulink模型，Sandia工程师从Simscape Electrical添加了一个三相动态负载块来模拟负负载，在Simuli万博1manbetxnk中运行仿真，并将结果与PSS/E结果进行比较。

接下来，该团队开始在Simulink中完善该模型，并添加所需的电池容量和控制系统。他们万博1manbetx用一个更真实的模型取代了基本的光伏模型，该模型包含了太阳辐照度曲线、电压控制电流源和低通滤波器。该团队还添加了一个三相d-q控制的电池源，一个四电极-四象限逆变器、更多负载和更复杂的控制系统。

为了评估不同的控制参数和电池尺寸，Sandia进行了Simulink模拟，其中包含了从Lanai上的传感器获取的真实辐照度数据。万博1manbetx

Sandia的研究人员正在使用MATLAB^®进一步分析传感器数据并创建更详细的辐照度分布，这将提高未来光伏模型的精度。

随着电池安装的推进，Sandia研究人员使用Lanai Simulink模型作为先进微电网控制系统内部研发项目的基础。万博1manbetx

在这个研发项目中，Sandia的研究人员使用Simulink编码器万博1manbetx™从模型生成C代码，并与Opal RT eMEGAsim一起使用，以执行实时模拟。

仿真表明，先进的控制系统和发电机能够更快地响应电力需求，因此不需要额外的FACTS设备。桑迪亚内部正在计划实施太阳能和风力发电系统。