Моделювання системи керування microgrid у середовищі matlab/simulink

Abstract

UA: Використання сонячних фотоелектричних установок для електропостачання віддалених територій постійно зростає. Проте інтеграція таких джерел у мікромережі супроводжується проблемами, пов’язаними з їх нестабільністю та залежністю від погодних умов. Запропоновано модель мікромережі із вбудованою системою енергоменеджменту на основі методу прогнозного керування. Структура мікромережі включає фотоелектричну станцію та акумуляторну систему зберігання енергії, що дає змогу забезпечувати оптимальний розподіл генерації між джерелами та підвищувати надійність енергопостачання. Запропоно-ваний алгоритм прогнозного керування використовується для регулювання процесів заряджання та розря-джання батареї з метою згладжування коливань сонячної генерації. Моделювання виконувалося на основі реальних статистичних профілів електроспоживання та даних про сонячну інсоляцію. У дослідженні вра-ховувалися критичні сценарії роботи мікромережі: коливання навантаження, непостійність відновлюваної генерації та виникнення часткового затінення сонячних модулів. /// EN: The use of renewable energy sources for electricity supply in remote areas has been steadily increasing. However, the integration of such sources-particularly photovoltaic (PV) installations-into microgrids is accompanied by challenges related to their intermittency and dependence on weather conditions. This study proposes a microgrid model equipped with an embedded Energy Management System (EMS) based on the Model Predictive Control approach. Among modern control strategies, MPC has attracted significant attention due to its ability to incorporate system constraints and load forecasts, thereby enhancing both the efficiency and reliability of microgrid operation. In this work, an EMS model based on MPC has been developed and investigated for managing a microgrid comprising photovoltaic generation and a battery energy storage system (BESS). The inherent variability of renewable energy generation, combined with the coexistence of multiple energy sources within the microgrid, introduces several operational challenges: voltage and frequency fluctuations, the need for load balancing, as well as optimal scheduling and mode control. To address these issues, the EMS plays a pivotal role in coordinating the operation of generators and storage units, reducing operational costs, and ensuring stability under real-world conditions. The proposed microgrid structure integrates a photovoltaic power plant and a BESS, which enables the optimal allocation of generation among available sources while improving supply reliability. The MPC-based control algorithm also governs the charging and discharging processes of the battery, effectively mitigating fluctuations in solar generation. System modeling was carried out using real statistical load profiles and solar irradiance data. Critical operational scenarios were considered during the study, including load variations, renewable generation intermittency, and partial shading of PV modules.