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帮助文档————预置模型说明

目前，在平台上已经完成了工业园区实例、燃气轮机、9节点微网和光储微电网的建模，下面对各模型进行简要说明介绍，希望能够帮助用户更快掌握综合能源系统及微电网的一般建模方法。

工业园区实例

工业园区实例1是平台V2.0预置的一个综合能源系统的仿真案例。整体模型如下图所示，图中右侧是电路部分，左侧是信号部分。

结构说明

作为一个综合能源系统仿真实例，该模型能源组成较为完整，除电源外，电气部分主要包括18个能源子模块，分别为电储能设备、炼胶生产电负荷、一期硫化电负荷、二期硫化电负荷、部件电负荷、丰力钻石轮胎电负荷、两个冷负荷、三个电制冷设备、溴化锂制冷设备、两个一期光伏设备、两个二期光伏设备、燃气轮机以及燃气锅炉。每个子模块均已完成封装、命名及内部参数设置。

功能说明

该模型实现了综合能源系统单日经济性调度，输出主要包括系统购能费用和系统总体运行费用。使用时用户通过导入输入数据，并按照仿真参数设置20s的仿真来表征实际系统20h的运行，通过观察示波器的数据验证调度经济性。

燃气轮机模型

微型燃气轮机发电系统能同时产生热能和电能，具有排放少、效率高、安装方便、维护简单等特点，成为热电联供微电网中最有发展前景的分布式电源，是综合能源系统的常见设备。平台新预置了微型燃气轮机模型。

建立的单轴燃气轮机系统模型如下图所示，该模型忽略了燃气轮机内部复杂的化学反应和热力循环，重点关注电气特性，主要包括微型燃气轮机和发电机两部分。

调速控制系统

其中左上角部分表示的是单轴燃气轮机的控制系统，由于速度控制是部分负荷条件下燃气轮机控制的主要手段，温度控制和加速度控制是次要手段，因此该控制模型仅保留调速控制。

调速控制采用PID控制方式，是为了让燃气轮机动力涡轮转速在规定的时间内工作在规定的转速范围。根据应用经验反复去试凑，依次调整比例、积分和微分环节，最终可以确定仿真模型参数Kp=10.5，Ki=7.6，Kd=6。

励磁控制系统

左下角部分表示的是励磁系统,当负载变化时，会导致同步发电机端电压发生变化，励磁系统通过控制加在同步发电机励磁绕组上的励磁电压的大小使端电压恢复并基本稳定在给定水平，励磁系统也是调压系统。

励磁系统采用相复励无刷励磁控制，根据控制中对低通滤波器、滞后-超前补偿器、放大器、反馈稳定环节等的参数设定，构成了所建立的励磁控制系统仿真模型。发电机的实际端电压和设定值经励磁控制环节处理，输出同步发电机的励磁电压，调节端电压并使其基本稳定在给定水平。

9节点微电网模型

微电网是一种将分布式电源、负荷、储能装置、变流器以及监控保护装置有机整合在一起的小型发配电系统，作为分布式电源接入电网的一种有效手段，近些年引起了广泛关注。平台新预置了9节点微电网模型。

9节点微电网模型如下图所示，该模型是CERTS组织在文献中给出的微电网算例，具有一定的参考价值，可作为微电网标准算例使用。

结构说明

该模型包括2个分布式电源、4种电压等级（120kV、13.8kV、2.4kV、480V）、主电网节点以及接在不同电压等级母线上的多个负载。分布式电源不区分光伏或储能，采用下垂控制策略以实现负载在分布式电源之间的分配，接在网络中的8和9节点。网络包含120kV电网节点，可以通过开关实现孤岛运行模式和并网运行模式之间的切换。

控制策略

下垂控制策略由三个部分实现：功率计算与坐标变换、参考量计算、电压电流双环控制。首先通过Park变换将电流和电压量变换到dq坐标系下，并且计算当前分布式电源输出的瞬时有功和无功功率；根据当前的电源功率进行下垂控制计算，得到电压幅值和频率的参考量，进而得到参考三相电压信号；最后通过电压电流双环控制模块完成对参考电压信号的追踪，实现完整的下垂控制。

扩展功能

目前微电网常见的控制结构为分层控制，该模型完成了其中的第一层控制，具备较强的可扩展能力。以该模型为基础，用户可以自主搭建微网控制器进行第二层控制，实现对微电网的频率电压稳定控制、离并网切换控制等功能。并且测量从电网获取的功率进而计算购电量和总购电成本，能够辅助对微电网经济性运行的分析和优化策略验证，进而完成分层控制中的第三层经济优化控制。

光储微电网模型

分布式光储微电网系统有效整合了分布式光伏电源和储能单元,改善了分布式光伏电源接入配电网产生的电能质量问题，是一种常见的微电网系统。平台新预置了光储微电网模型。

光储微电网模型如下图所示，包含光伏机组、储能单元和负载，三者接在微电网交流母线上，微电网处于孤岛运行状态。

光伏机组

光伏机组首先采用参数自定义的光伏电池板，控制系统采用的是两级式并网结构，前一级为Boost变换电路，使用扰动观察法完成最大功率跟踪（MPPT）控制并实现DC/DC升压变换；第二级为并网逆变器非隔离式并网，采用IGBT桥式电路实现，控制方式为PQ控制，具体的控制系统参数设置可以进入模型查看。光伏机组对外可表现为功率源，在MPPT算法的控制下完成对曲线最大功率点的追踪，其理论输出功率仅受到太阳辐照度和温度的影响，该最大功率作为功率参考值输入PQ控制环节完成DC/AC变换。

储能单元

储能模块使用恒电压直流电源作为电池仿真，逆变部分包含VF控制和PQ控制两种方式，可通过输入0-1信号PQ2VF进行两种控制策略之间切换。由于微电网处于孤岛运行状态，储能模块通常运行于VF模式下，为微电网提供电压和频率支撑。PQ控制策略和VF控制策略都采用电压外环控制与电流内环控制结合的方式，两种控制策略的区别在于电流内环控制的参考电流获得方式：PQ 控制由功率偏差获取，而VF控制由电压dq轴分量计算得到。光伏机组的逆变控制级采用的是同样的PQ控制方式。

此外我们正在实现通用光伏并网系统和风机并网系统的建模，并将继续研究复杂综合能源系统的建模方法，此文档也会同步进行更新，以为用户提供更加优质的服务。

SGOOL团队
2021年5月22日