كاهش نوسانات توان خروجي منابع توليد پراكنده در ريزشبكه‌ها با استفاده از سيستم ذخيره‌ساز انرژي باتري

Smoothing Output Power Fluctuations of DGs in Microgrids Using Battery Energy Storage System

در منابع انرژي تجديدپذير مانند توربين‌هاي بادي و سيستم‌هاي انرژي خورشيدي، به دليل آنكه توان توليدي به صورت مستقيم وابسته به شرايط جوي و ميزان وزش باد است، خروجي انرژي مزرعه‌هاي بادي و خورشيدي داراي ماهيتي تصادفي است. اين ماهيت تصادفي مي‌تواند منجر به مشكلاتي مانند نوسانات توان و فركانس، كاهش كيفيت توان و قابليت اطمينان در محل اتصال اين منابع به شبكه شود. در اين مقاله، يك ريزشبكه‌ي متصل به شبكه مبتني بر سيستم توربين بادي و فتوولتائيك با در نظر گرفتن شرايط جوي و تغييرات سرعت باد مورد بررسي قرار گرفته‌است. به منظور كاهش نوسانات توان، يك سيستم ذخيره‌ساز انرژي باتري به كار گرفته شده‌است. سيستم كنترل ذخيره‌ساز انرژي باتري، داراي سه بخش است. به واسطه دو سطح كنترلي اول، توان مرجع براي ميراسازي نوسانات توان سيستم‌هاي توليد پراكنده محاسبه مي‌شود. فرآيند محاسبه توان مرجع با در نظرداشتن عمر مفيد سيستم ذخيره‌ساز و حفاظت آن، انجام شده‌است. سپس توان مرجع توليد شده به سيستم كنترلي پيشنهادي مبدل منبع ولتاژ جهت كنترل مبدل اتصال دهنده ذخيره‌ساز باتري به شبكه داده مي‌شود. جهت صحت سنجي كاربرد سيستم ذخيره‌ساز انرژي باتري جهت كاهش نوسانات توان منابع توليد پراكنده شبيه‌سازي در محيط نرم افزار MATLAB/ Simulink انجام گرفته است. نتايج به دست آمده، كارايي سيستم كنترلي براي كاهش نوسانات توان توليدي سيستم‌هاي توليد پراكنده را تأييد مي‌كند، به‌گونه‌اي كه محتواي هارمونيكي نوسانات فركانس متوسط از مقدار 15.5 درصد به 5.4 درصد رسيده ‌است.

In distributed generations (DG) such as wind turbines (WT) and photovoltaic systems (PV), since power production is directly dependent on weather conditions and wind speed, their powers have an intermittent nature. This intermittent characteristic can lead to power fluctuation, frequency deviation, reduction of power quality and reliability indexes at the Point of Common Coupling (PCC). In this paper, a grid-tied microgrid including WT and PV is studied and the effect of weather conditions and wind speed changes on power fluctuation and frequency deviatiom is investigated. In order to smooth the power fluctuations, a battery energy storage system (BESS) is used. Control system of this BESS consists of three control levels. Through the first two control levels, the DGs reference power is calculated aiming to smooth the network power. Effective life and protection of the BESS is considered in reference power calculation process. Afterward, the generated reference power is injected to the grid proper control system of voltage source converter connecting battery storage to PCC. In order to validate the effectiveness of BESS control system for smoothing power fluctuations of DGs, simulations studies have been done in MATLAB/ Simulink software. The results confirm that the proposed BESS control system is capable to reduce the output power fluctuations of DGs, Such a way that the average frequency of the fluctuations harmonic content reduce from 15.5 to 5.4 percent.