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近年來，為改變以化石能源為主的發(fā)電現(xiàn)狀，推動電能供給側結構的轉(zhuǎn)型，緩解全球環(huán)境污染問題，以太陽能、風能為代表的可再生能源越來越受到重視。在微電網(wǎng)中，光伏發(fā)電的穩(wěn)定性受到天氣等因素的制約，需要并入儲能系統(tǒng)對電能進行消納，維持系統(tǒng)內(nèi)供電穩(wěn)定，這樣就構成了光儲微電網(wǎng)。

隨著軍事裝備的更新?lián)Q代，以相控陣雷達為代表的先進裝備被廣泛應用。雷達的負荷特性呈連續(xù)脈沖狀，這類負荷被稱為脈沖負載。采用多源并聯(lián)的光儲微電網(wǎng)為脈沖負載供電，一方面可以增強雷達等重要負荷的供電可靠性，另一方面由于太陽能等新能源的引入，可以減少柴油發(fā)電機的燃油消耗，達到節(jié)能減排的目的，特別是能夠緩解偏遠地區(qū)油料運輸、存儲的壓力，具有重要的實用價值。

但這類微電網(wǎng)容量有限，光伏功率輸出具有強烈的隨機性，脈沖負載帶來的高頻率、高功率連續(xù)沖擊會造成母線電能質(zhì)量下降。

針對含脈沖負載微電網(wǎng)的相關研究，多以柴油機、儲能系統(tǒng)、直流微電網(wǎng)、市電接逆變器帶脈沖負載為主。

• 有研究人員構建柴油發(fā)電機-整流器-雷達脈沖負載的試驗平臺，分析濾波電容、脈沖負載的峰值功率、占空比和開關周期對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響規(guī)律。
• 有研究人員將模糊控制引入柴油機調(diào)速系統(tǒng)中，減少脈沖負載條件下柴油發(fā)電機的轉(zhuǎn)速波動，改善發(fā)電機輸出電能質(zhì)量。
• 有研究人員針對逆變器帶脈沖負載系統(tǒng)進行仿真建模和試驗測試，分析脈沖負載不同工作模式對逆變器運行的影響規(guī)律，但是直流端采用恒壓源為逆變器供電，相當于系統(tǒng)容量無限大，削弱了脈沖負載對系統(tǒng)的影響。
• 有研究人員以現(xiàn)代電子雷達為研究對象，提出脈沖負載新型等效拓撲，建立基于開關函數(shù)的脈沖負載大信號模型。
• 有研究人員針對直流微電網(wǎng)，利用超級電容快速響應的特性，構建混合儲能供電的結構，抑制直流微電網(wǎng)中脈沖負載引起的功率波動。但是雷達多為交流負載裝備，在供電時只能將其看作“黑箱”，無法改變其內(nèi)部直流系統(tǒng)結構，在工程應用中難以直接使用直流母線為雷達負載供電。
• 有研究人員針對交直流微電網(wǎng)并網(wǎng)和孤島兩種工作模式，提出多源協(xié)調(diào)潮流控制策略，提升了脈沖負載條件下微電網(wǎng)的穩(wěn)定性，但是所用脈沖負載的脈沖頻率很低，與雷達負載實際工況有較大差距。

結合工程實際和面臨的應用問題，為了分析含脈沖負載光儲微電網(wǎng)的運行特性，探究提升光儲微電網(wǎng)電能質(zhì)量的途徑，陸軍工程大學國防工程學院的研究人員崔灝然、王金全等人，在2022年第6期《電氣技術》上撰文，以交直流混合微電網(wǎng)為研究背景，構建“光伏+儲能+逆變器+脈沖負載”的拓撲結構，搭建相應的仿真和試驗平臺。

圖1 微電網(wǎng)系統(tǒng)結構

研究人員通過仿真和試驗分析脈沖負載不同工作模式對微電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響規(guī)律；通過仿真進一步探究脈沖負載條件下，光照強度變化對光儲微電網(wǎng)穩(wěn)定運行的影響，為含脈沖負載光儲微電網(wǎng)的應用設計提供依據(jù)。

圖2 試驗裝置

他們的研究結果表明，脈沖負載工作時，造成光儲微電網(wǎng)頻率波動、直流電壓波動、交流電壓波動。當脈沖負載峰值功率PL越高、占空比D為50%～60%、脈沖周期T為60～80ms時對系統(tǒng)電能質(zhì)量影響最大。另外，在脈沖負載條件下，隨著光照強度的變化，當光伏單元輸出功率與負載平均功率接近時，會使蓄電池處于高頻充放電切換狀態(tài)，影響系統(tǒng)的可靠性和蓄電池的使用壽命，應避免系統(tǒng)處于這種狀態(tài)。

本文編自2022年第6期《電氣技術》，論文標題為“含脈沖負載光儲微電網(wǎng)運行特性研究”，作者為崔灝然、王金全 等。