基于物联网的农村地区智能微电网系统（Simulink）

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本文目录如下：

目录

1 概述

2 运行结果

3 参考文献

4 Simulink仿真实现

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1 概述

文献：

能源是世界上最重要的经济、环境和可持续性问题之一。为了提高生活水平和减少贫困，发展中国家尤其需要可靠、可获得、安全和有效的能源服务。近年来，许多基于太阳能光伏（PV）的直流微电网已经开发出来，为发展中国家的农村地区提供电力。本研究论文提出了一种基于物联网的农村地区智能微电网系统，该系统具有先进的控制系统，可利用互联网实现最佳微电网运行。解决方案是通过思考生活在偏远地区的一群人来提供的。该原型将检测分支的故障，并且可以在互联网的帮助下随时随地进行管理。额定功率将通过电源监控系统显示给当局。在紧急情况下，将使用发电机为农村地区供电。项目的模拟成功完成，结果令人满意。

分散式发电最近提高了其在能源市场上的表现。医院、农村电信塔站、军事应用和离网孤岛供电中的应急备份系统只是自主能源供应系统的一小部分应用。随着化石燃料价格的持续上涨和农村地区能源需求的同时上升，对可再生能源系统的需求正在增长。因此，出现了包括可再生能源在内的混合能源供应选项的趋势，以最大限度地降低运营成本[1]。近几十年来，随着各国寻求更清洁、更绿色的能源，可再生能源已成为持续的支持和鼓励，并被广泛使用。可再生能源有其自身的缺点，例如由于天气模式变化而导致间歇性供电。然而，这个问题可以通过结合各种可再生能源（RES）和储能系统（ESS）来创造微电网气候来解决。微电网是一种低压本地分布式能源基础设施，具有小规模的数千瓦分布式能源。微电网分为两类：并网微电网和孤岛微电网。通过将微电网连接到主电网，可以提高运营性能和经济性。然而，在孤岛模式下，在山区、岛屿和电网连接困难的偏远地区，供电可以更加稳定和可靠。微电网也可以根据其组成进行分类，例如交流或直流微电网。电网同步和无功控制的需求是交流微电网的众多困难中的两个[2]。另一方面，直流微电网没有这样的缺点[3]。子输电系统通常用于将少量电力从输电系统传输到配电层。然而，近年来，这种情况发生了变化。由于将可再生能源引入输送系统，范式发生了变化。发电现在存在于这些网络中，允许传输系统通过形成微电网来解耦。城市地区的配电网已经开发并连接到电网[4]，因此它们的运营和规划，例如电网扩展到城镇郊区和变压器维护，是电力部门公司运营结构的一部分。另一方面，农村交付系统没有经历过这种情况。得益于现代发电技术，这些设备有三种选择。首先涉及将电网从城市扩展到农村地区。第二步是在对该地区的参数（如人口和天气）进行分析后，在农村地区建立一个微电网，以便扩展将使用的发电机和存储系统。第三个也是最后一个选择是将电网扩展和微电网部署结合起来。如果微电网不能产生足够的电力来满足负载，电网将介入填补空白。如果微电网的发电量超过其负载，能量可能会输出到主电网。电池和电源断开（用于发电剩余）或减载（用于发电不足）用于稳定系统（如果系统是隔离的）。本论文调查了这些情况。本研究论文的主要目标是为农村地区建立一个基于物联网的智能微电网的想法，该微电网将提供连续电力。

许多研究人员发表了许多专注于农村地区微电网系统的论文。一些专注于基于智能物联网的微电网系统的论文已经发布。为了更深入地理解，下面分析了几篇论文文章、会议和期刊：

在过去的几年里，许多研究人员一直在研究微电网系统。2019年。朱贤文等[5]提出了一篇题为“农村地区微电网项目的设计与开发”的论文。本文介绍了某农村地区微电网工程的设计与实施情况。他们谈到了微电网系统在实践中是如何工作的。通过仿真和实验验证了所提方案的可行性。2018年，Chakphed Madtharad等人[6]提出了一个项目，即“PEA地区农村岛屿微电网设计”。他们讨论了一个农村岛屿的微电网电力系统的设计，PEA认为投资海底电缆在经济上是不可行的。在他们的论文中，HOMER Pro微电网分析方法（HOMER Pro）用于计算光伏阵列的最佳尺寸和BESS。该论文展示了向政府提出的微电网系统有效电价的计算方法。2019年，Mashood Nasir等人[7]提出了“用于农村电气化的集中式直流微电网的参数分析”，他们研究了可能影响集中式直流微电网运行性能的几个变量。他们首先通过改变关键系统参数来观察典型系统中的配电损耗，包括配电电压、配电导体尺寸、传输到每个连接的农村建筑的负载量和系统尺寸（订阅房屋的数量）。2020年，Vinit Kumar Singh等人[8]提出了“基于负荷特性的孤立农村微电网动态稳定性研究”。在他们的论文中，他们讨论了四种不同类型的负载，具有指数电压和频率特性。2019年，Gaurav Kumar Suman等人[9]提出了“农村地区的微电网系统-使用MATLAB的HOMER优化模型分析”。他们研究了HOMERquickstart为印度Gurmia的一小群人配置的此类设备的故障发生率和可靠性。由于所选位置拥有大量的太阳能和风能，因此以混合微电网系统的形式有效地捕获这些资源可以解决主要的电力问题，同时取代旧电网。他们的论文中使用了Simulink来模拟从HOMERquickstart工具包获得的优化模型。考虑了微电网能源互连的各种场景，并观察了它们在发生故障时的各自瞬态行为。2015年，Matheus F. Z. Souza [10]提出了“关于农村微电网设计——巴西案例研究”的建议，他谈到了如何在发展中国家规划农村微电网。通过想象一群生活在偏远地区的农民利用附近的风力发电，这个问题得到了解决。正在考虑的情况假设当月有足够的能量，但高峰时间由电池提供。在这种情况下，风源的功率以及电池的尺寸得到了解决。微电网在实际测试中是可行的。2013年，丁兆浩等人[11]提出了一个项目，即“农村电气化的自主运行微电网”。本文提出了一种智能微电网作为非洲农村电气化解决方案。本文还包括仿真验证和实验室实施。2017年，Yemeserach Mekonnen等人。 [12]提出了一个项目，即“撒哈拉以南非洲农村电气化中的可再生能源支持微电网”。他们全面概述了撒哈拉以南非洲农村电气化当前基于可再生能源的技术。他们还讨论了能源短缺及其与这些国家经济低迷的关系。他们的论文将介绍离网和微电网技术的一些最新进展。这一发展面临的困难得到了解决。最后，他们讨论了离网可再生能源的潜在影响以及农村电气化的状况和挑战。2016年，Julia Sachs等人[13]提出了一个名为“农村地区经济柴油-光伏-电池岛微电网运行的两阶段模型预测控制策略”的图表。他们的论文使用两层模型预测方法来提出一种用于优化微电网运行的先进控制策略。第一个优化层提出了一个基于未来功率曲线实时预测计算最佳能源调度的最优控制问题。求解了第二阶段改变柴油发电机功率的边界值问题，提高了控制策略对预测误差的鲁棒性。

2 运行结果

 

 

 

 

 

 

从发电机母线分析，我们得到了近16000kW，其中电压约为2000V，电流约为4000A。
图9给出了下面的示意图。其中，第一幅图表示功率额定值，第二幅图表示电压额定值，最后一幅图表示电流额定值

有/无滤波器时的光伏母线电压和电流
带滤波器和不带滤波器的光伏母线的电压和电流的曲线图如图10所示。第一幅图表示电压图，第二幅图表示滤波后的电流信号。另一方面，第三幅图表示未加滤波器的信号。

Pv母线输出功率和电压
该图11显示了光伏母线的输出及其直流电压。我们从光伏母线获得100kW。其中，第一幅图表示功率额定值，第二幅图表示电压额定值。

 风电母线输出电压、电流和功率
从Wind Bus上，我们获得了近5000kW的功率。输出图如图12所示。这里，第一个图表示功率的输出，第二个图表示电压，第三个图表示风母线的电流。

3 参考文献

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4 Simulink仿真实现