桑迪亚国家实验室模拟夏威夷微电网和光伏系统

Sandia想要确定，如果光伏发电能力下降或出现故障，需要多少电池容量才能确保整个系统的稳定性。当云层经过光伏阵列时，能量输出下降;电池必须足够大，以提供电力，直到柴油发电机可以接上负载。然而，超大的电池可能会给毛伊岛电力公司的拉奈岛客户带来数十万美元的不必要成本。

为了确定一个经济、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、日照情况和电池尺寸的模拟结果。

由于只有三个月的时间来完成评估，桑迪亚需要迅速开发模型。调整模型以供将来使用的能力也是一个关键的要求。Schenkman解释说:“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，但还没有关于它们的详细信息。”“我们必须开发一种灵活且易于其他工程师理解的模型，以便毛伊岛电力公司能够继续使用它。”

三名桑迪亚工程师组成的团队使用Simulink和Simscape elect金宝appric对构成Lanai微电网的监控系统、光伏阵列、功率逆变器、电池、传统发电机和系统负载进行建模和模拟。

在Si金宝appmulink中，Sandia的工程师们为Lanai现有的系统创建了一个简化模型，其中只有一台发电机和Simscape electric的简单恒流负载。

毛伊岛电力公司为桑迪亚提供了一台西门子^®PSS^®系统的E模型，使用负负荷建模光伏阵列。为了验证他们的Simulink模型，金宝appSandia工程师添加了Simscape electric的三相动态负载块来模拟负负载，在Simulink中进行模拟，并将结果与PSS/E结果进行比较。

接下来，该团队开始在Simulink中改进模型，并添加所需的电池容量和控制系统。金宝app他们用一个更现实的模型取代了基本的PV模型，该模型包含了太阳辐照度剖面、电压控制电流源和低通滤波器。该团队还增加了一个三相d-q控制的电池源，一个四象限逆变器，更多的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大小，Sandia进行了Simulink模拟，结合了从Lanai传感器捕获的真实辐照度数据。金宝app

桑迪亚研究人员正在使用MATLAB^®进一步分析传感器数据并创建更详细的辐照度剖面，这将提高未来PV模型的准确性。

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。金宝app

在这个研发项目中，Sandia的研究人员使用了Simulink Coder金宝app™从模型中生成C代码，他们使用Opal-RT eMEGAsim来执行实时模拟。

模拟结果表明，先进的控制系统和发电机可以更快地响应电力需求，不需要额外的FACTS设备。桑迪亚正在规划实施太阳能和风能发电系统。