含混合储能的光伏直流微电网能量管理策略研究

发布时间：2020-03-20 04:23

【摘要】：以光伏发电为代表的新能源分布式发电输出功率存在波动性,给电网安全稳定运行带来威胁。储能装置运用于微电网可以有效平抑功率波动。本文对含混合储能的光伏直流微电网能量管理策略展开研究,通过分析微电网稳定运行对混合储能系统的要求,结合储能单元充放电特性,提出一种基于超级电容器荷电状态(SOC)分区的限值管理策略,使混合储能系统在微电网母线电压稳定控制和直流微电网与大电网协调控制中能避免超级电容出现过充、过放的现象,维持微电网的稳定运行,延长蓄电池使用寿命。主要研究内容及研究结果如下:(1)针对传统混合储能系统限值管理策略,未考虑对超级电容过充或过放的保护,系统存在不能正常工作的可能性。本文提出了一种基于超级电容器SOC分区的限值管理策略,根据超级电容处于不同SOC区间的输出特性动态调整低通滤波器的时间常数,避免混合储能系统进行功率分配时超级电容出现过充、过放的现象,维持微电网稳定运行。(2)基于超级电容SOC分区限值管理策略,对直流微电网母线电压稳定控制策略展开研究。当系统功率产生波动时,首先采用低通滤波算法实现对储能系统分配功率,然后使用双闭环控制方式对双向DC/DC变换器进行控制,使混合储能系统在维持直流母线电压稳定以及系统内部功率的平衡的同时,避免超级电容出现过充、过放的可能性。并通过搭建仿真模型验证了超级电容SOC限值管理策略在直流微电母线电压稳定控制策略应用中的可行性。(3)研究了光伏直流微电网系统中超级电容器荷电状态分区的限值管理策略,并重点分析光伏直流微电网在并网、离网工作模式下的混合储能协调控制方法。在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型,对并网、离网运行下7个工作模式进行了仿真验证,实验结果表明,在保证功率平衡的情况下,控制蓄电池和超级电容充放电状态可以实现系统在离网模式和并网模式下稳定运行。(4)对含混合储能的光伏直流微电网系统进行了硬软件设计,并搭建了实验平台。选取离网工作模式下的场景进行实验,结果表明,与传统限值管理策略相比,超级电容器荷电状态分区的限值管理策略可避免超级电容出现过充、过放现象,使微电网稳定运行,延长蓄电池使用寿命。
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光伏发电

图 2.3 光伏发电仿真在不同和相同光照条件、不同温度下，利用Matlab/Simulink所搭建的光伏阵列仿真模型对光伏阵列进行仿真，如图2.3至图2.6所示。在不同光照强度下得到的I-V曲线和R-U曲线如图2.4和图2.5所示。由仿真结果检验温度、光照强度参数的改变给光伏模型输出引起来的变化。图2.4至图2.7显示出在保持一定的外部条件下，输出电流随着输出电压逐渐增

结构图,变换器,结构图,工作模式

所以本文选用半桥式非隔离型双向 DC/DC 变换器，，其结构拓扑如图 2.19 所示。双向 DC/DC 变换器有两种工作模式，分别为升压模式（Boost）和降压模式（Buck）。图2.19中所示的双向DC/DC变换器结构，分为升压和降压两种工作模式。Boost工作模式，根据基尔霍夫定律可得公式（2-17）的电路状态方程。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM615;TM53

【参考文献】