光储互补发电系统多模式控制技术研究
本文选题:光伏发电 + 储能系统 ; 参考:《安徽理工大学》2017年硕士论文
【摘要】:伴随着经济社会的快速发展,人们对能源的需求量越来越大。我们所常见的传统化石能源也面临着日益枯竭的状况,并且使用化石能源的同时,其产生的副产物对生态环境也产生着持续的恶化,从而研究者们把更多目光放在了新能源的分布式发电技术上,如今社会上喊起来了清洁能源替代化石能源的口号,快速改变终端能源消费方式成为解决能源危机和保护生态环境的紧要任务。本文主要围绕光储互补发电系统进行了研究,展开了以下几方面的研究工作:分析了太阳能电池的工作输出特性,给出了模拟真实工况下光伏电池的工程数学模型,并且在matlab上搭建了了光伏电池的仿真模型,引入了以模糊算法为基础的最大功率点跟踪控制方法,并模拟不同光照和温度条件对模型进行了仿真,验证了系统的有效性。介绍了常见的电池数学模型,选用蓄电池作为能量存储单元,根据蓄电池的工作特性确定了蓄电池的数学模型。接着规定了电池容量以及确定了主电路的设计参数。为了便于研究储能模块不同控制策略下系统的响应特性,所以分析并建立了双向DC/DC变换器的小信号动态模型,从而进一步确定了双闭环控制策略,其中控制外环为电压环,控制内环则选电流环,最后结合控制策略和储能介质的数学模型在Matlab上搭建了整个储能系统的仿真模型,并通过仿真验证了模型的可行性。分析研究了光储互补系统的运行模式和控制策略,结合控制目标及各控制策略的特点,提出了适合光储互补系统不同运行模式下的控制策略,选用对等控制作为系统并网运行模式下的控制策略,选用主从控制作为系统离网运行模式下的控制策略。光伏逆变器仅采用PQ控制策略,而储能逆变器在系统不同运行方式下采用不同的控制策略进行综合控制,并借助于参数追踪实现了平滑切换。最后结合控制策略搭建了光储互补系统仿真模型,通过仿真分析论证了系统在不同模式下运行都可以保证电能质量,从而验证了模型的可行性。
[Abstract]:With the rapid development of economy and society, the demand for energy is increasing. The traditional fossil energy, which is common to us, is also faced with the situation of increasingly exhausted, and the use of fossil energy, at the same time, the byproducts produced by the fossil energy also produce a continuous deterioration of the ecological environment. As a result, researchers have focused more on distributed power generation technologies for new sources of energy, and now society is shouting the slogan of clean energy as an alternative to fossil energy. Rapid change of terminal energy consumption has become a critical task to solve the energy crisis and protect the ecological environment. This paper mainly focuses on the research of optical storage complementary generation system. The following aspects of the research work are carried out: the working output characteristics of solar cells are analyzed, and the engineering mathematical model of photovoltaic cells under simulated real working conditions is given. The simulation model of photovoltaic cell is built on matlab, and the maximum power point tracking control method based on fuzzy algorithm is introduced. The model is simulated under different illumination and temperature conditions, and the effectiveness of the system is verified. This paper introduces the common mathematical model of battery, selects the battery as the energy storage unit, and determines the mathematical model of battery according to the working characteristics of battery. Then the battery capacity is defined and the design parameters of the main circuit are determined. In order to study the response characteristics of the system under different control strategies of the energy storage module, the small signal dynamic model of the bi-directional DC/DC converter is analyzed and established, and the double closed-loop control strategy is further determined, in which the outer control loop is a voltage loop. Finally, the simulation model of the whole energy storage system is built on Matlab by combining the control strategy and the mathematical model of the energy storage medium, and the feasibility of the model is verified by simulation. The operation mode and control strategy of optical storage complementary system are analyzed and studied. Combined with the characteristics of control objectives and control strategies, the control strategy suitable for different operation modes of optical storage complementary system is put forward. The peer-to-peer control is chosen as the control strategy in the grid-connected operation mode, and the master-slave control is chosen as the control strategy in the off-grid operation mode of the system. The photovoltaic inverter only adopts PQ control strategy, while the energy storage inverter uses different control strategies under different operation modes, and realizes smooth switching by means of parameter tracing. Finally, the simulation model of optical storage complementary system is built in combination with control strategy, and the simulation analysis proves that the system can guarantee the power quality in different modes, which verifies the feasibility of the model.
【学位授予单位】:安徽理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM61
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,本文编号:1858745
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