基于实施模型预测控制的光伏-风能-蓄电池独立混合可再生能源系统优化设计的住宅社区负荷管理。

微电网作为配电系统中的重要组成部分，为了通过整合最大程度的分布式发电来充分发挥其优势，具有环境安全性和经济效益的独立混合可再生能源系统（HRES）被认为是为无电网供电的偏远地区供电的有前景的解决方案。本研究针对巴基斯坦俾路支省（Province of Baluchistan）某区住宅区的家庭用电需求，提出了 HRES 的优化设计及技术经济分析。基于净现成本（NPC）、度电成本（COE）和排放量，对基于光伏/风能/柴油/蓄电池的九个案例研究进行了分析，以确定可行方案。利用 HOMER 工具进行建模和仿真，以完成经济分析和容量优化配置。仿真结果表明，配备光伏-风能-蓄电池的 HRES 是该特定地区最可行的选择，并且还获得了组件的最佳容量配置，NPC 为 28,620，COE 为 0.311/kWh，这表明成本降低了 81.65%，有毒物质排放减少了 100%，同时在满足 100% 能源需求的前提下产生了 67.3% 的富余电量。此外，建立了优化设计系统的 MATLAB/Simulink 模型用于技术分析，其有效性通过维持直流和交流母线电压恒定、蓄电池荷电状态（SOC）处于安全运行范围并在 HRES 各组件之间实现有功功率平衡以及高效的交流电压质量得到证实，不受发电扰动和负荷波动的影响。输出信号的总谐波失真（THD）为 0.30%，而传统控制方案为 5.44%。本研究的新颖之处在于对所提出的 HRES 模型顺序应用 HOMER 和 MATLAB 仿真，并对所研究区域的方案进行了验证；通过使用和实现逆变器的模型预测控制（MPC）。索引词：分布式发电、能源管理、有限控制集模型预测控制（FCS-MPC）、设计优化、微电网、直交流功率变换器、电压控制、能量转换、能源资源、太阳能、风能、储能、最大功率点跟踪器（MPPT）。