ソーラー PV プラントにおけるグリッド形成蓄電システムの性能の評価

R2023b 以降

この例では、太陽光発電 (PV) の浸透率が高い安定した電力システムの維持におけるグリッド形成 (GFM) 蓄電システム (BESS) の性能を評価する方法を示します。通常の動作時の電力システムと不測の事態が発生した際の電力システムの両方を評価できます。不測の事態には、PV 電力の大幅な低下、負荷の大きな変化、送電系統の停電、故障などが挙げられます。このモデルは MATLAB® でダウンロードするか、MATLAB Central File Exchange と GitHub® からアクセスできます。

例の概要

この例では、次の方法を学習します。

従来のソースを使用する送電システムに PV プラントと BESS ユニットを統合。
太陽光発電の変動、負荷の大きな変化、送電系統の停電、一時的故障、永続的故障などのさまざまな動作シナリオをシミュレーション。
設計した PV プラント、BESS ユニット、およびコントローラーが IEEE 2800 標準の性能要件に準拠していることを確認。
系統連系点 (POI) においてさまざまなレベルの系統強度で GFM およびグリッド追従型 (GFL) コントローラーを使用して BESS の応答を評価。

詳細については、次の手順に従って Web ブラウザーで開く概要を確認するか、Renewable Energy Integration Design with Simscape (MATLAB Central File Exchange) を参照してください。

ファイルのダウンロード

gitclone関数を使用して、現在のフォルダーに最新のリポジトリをクローンします。

gitclone("https://github.com/simscape/Renewable-Energy-Integration-Simscape");

あるいは、次のオプションを使用して最新のファイルをダウンロードすることもできます。

Renewable Energy Integration Design with Simscape (MATLAB Central File Exchange) からこのプロジェクトの ZIP ファイルをダウンロードします。
Renewable Energy Integration Design with Simscape (GitHub) から Git™ リポジトリをクローンします。

プロジェクトを開く

gitclone 関数を使用した後、MATLAB によって現在のフォルダーに新しいフォルダーが作成されます。この例では、プロジェクトを使用してサポートファイルを管理します。RenewableEnergyIntegrationSimscape プロジェクトファイルを開きます。開いているプロジェクトがある場合は、このプロジェクトを読み込む前に MATLAB によって閉じられます。モデルには何百ものサポートファイルが含まれているため、プロジェクト環境の構成には数分かかります。最上位モデルのキャンバスにある詳細のハイパーリンクをクリックすると、モデルのサブシステムと構造の確認に役立つ概要が開きます。この概要には、主なシミュレーション結果も示されます。

openProject("Renewable-Energy-Integration-Simscape");

プロジェクトの確認

配電および送電システム

最上位モデルには、4.16 kV/24.9 kV 変圧器を介して中電圧 (MV) 回路網に接続された PV プラントと BESS ユニットが含まれています。PV プラントインバーターは、GFL コントローラーを使用して最大電力点 (MPP) で動作します。BESS インバーターは、バーチャルな同期機ベースの GFM コントローラーを使用して GFM ユニットとして動作します。

4.16 kV で MV フィーダーに三相負荷が接続されます。24.9 kV/230 kV 変圧器は、高電圧 (HV) 伝送線路を介して MV 回路網を従来の発電ユニットに接続します。

PV Park システム

BESS & PV PARK サブシステム内で、50 MWp PV Park サブシステムのマスクの下を調べます。このサブシステムでは PV プラントをモデル化しています。PV プラントは、2 つの三相セントラルインバーターで構成されています。各 PV インバーターは、温度 25 $° C$ および日射量 1,000 $Watt / m^{2}$ で最大出力 50 MW を供給できます。これらの PV インバーターは、4.16 / 24.9 kV 配電用変圧器によって中電圧電力回路網に接続されています。PV インバーターは最大電力点 (MPP) で動作します。

BESS システム

BESS は、蓄電容量が 60 MWhr、最大出力が 35 MW の系統用蓄電池ユニットで構成されています。BESS システムは、2 段階の電力変換プロセスを通じて回路網に統合されます。電力変換プロセスの第 1 段階は、蓄電池の DC リンク電圧を維持する双方向 DC-DC コンバーターです。第 2 段階は、BESS と送電系統の間の電力潮流を制御する送電系統側インバーターです。

PV 電力に急激な変化が生じた後の BESS の性能

次の図は、1.5 秒の時点で PV 電力出力が急激に 50% 低下した後の BESS ユニットの性能を示しています。GFM 制御を備えた BESS は、外乱時に効率よく応答します。BESS は、安定したシステム動作を維持するために必要な無効電力と共に、慣性電力と 1 次応答を提供します。

MathWorks Simscape Team による最新の例を確認するには、MATLAB Central の MathWorks Simscape Team を参照してください。

参考

トピック

Design and Analyze Grid-Forming Converter