微电网混合储能系统协调控制策略研究

发布时间：2017-03-18 06:05

  本文关键词：微电网混合储能系统协调控制策略研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：微电网的出现部分解决了间歇式能源(光伏发电、风力发电等)无法小规模并网的问题。储能装置是平衡微电网发电/负荷的重要中间环节,也是平抑间歇式能源功率波动和保持微电网系统频率稳定的主要手段。本文对混合储能系统平抑间歇式能源功率波动以及混合储能装置间的功率分配进行研究,试图平抑微电网中间歇式能源的功率波动,以及离网状态下保持微电网频率稳定,同时增加混合储能系统工作效率和储能装置(蓄电池)的使用寿命。首先,本文在分析不同类型储能装置性能特性的基础上,分析微电网中混合储能系统的配置方案以及超导磁-蓄电池混合储能系统接入微电网方案。对蓄电池和超导磁体的物理特性和工作原理进行分析,重点对超导磁储能系统两种DC/AC储能变换器进行选型对比分析。其次,建立两储能系统电路拓扑的数学模型,重点分析端口受控哈密顿建模原理及混合储能系统无源性。以此为基础,建立蓄电池和超导磁储能系统交流侧电压源型变换器以及超导磁储能系统直流斩波器的端口受控哈密顿模型,并通过建立的模型验证混合储能系统无源性。然后,搭建微电网仿真模型对比分析储能变换器外环控制的三种不同控制策略的适用条件和各自局限性。对内环控制器动态性能好、稳态误差小的要求提出内环能量成型控制策略,对比分析不同种内外环控制策略搭配的控制效果。提出混合储能系统变换器的控制策略:并网状态下,采用外环恒功率控制内环能量成型控制策略;离网状态下,采用外环恒压、恒频率控制内环能量成型控制策略。最后,提出新的获取平抑间歇式能源功率波动平抑目标的滤波时间常数的计算放法,针对不同储能装置简单功率分配策略采用模糊逻辑控制,选取超导磁储能系统预测荷电状态和蓄电池储能系统预测荷电状态变化值作为模糊控制输入变量,获取差值功率的分配系数,提升蓄电池储能设备的使用寿命。
【关键词】：微电网 混合储能 能量成型控制 模糊控制 间歇式能源
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM912;TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-9
• 1.2 国内外研究发展现状9-13
• 1.2.1 储能技术研究发展现状9-10
• 1.2.2 微电网研究发展现状10-11
• 1.2.3 储能系统控制策略研究现状11-13
• 1.3 本文的主要研究内容13-15
• 第2章 混合储能系统方案分析15-28
• 2.1 混合储能系统配置方案15-16
• 2.2 混合储能系统接入微电网方案研究16-20
• 2.2.1 交流侧并联接入方式17
• 2.2.2 直流侧并联接入方式17-19
• 2.2.3 超导磁-蓄电池混合储能系统接入方案19-20
• 2.3 储能装置DC/AC变换器选型20-22
• 2.4 储能装置特性分析22-27
• 2.4.1 铅酸蓄电池特性及等效电路模型22-25
• 2.4.2 超导磁体特性分析25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 混合储能系统建模研究28-44
• 3.1 BESS电路拓扑数学模型建立28-31
• 3.2 SMES电路拓扑数学模型建立31-34
• 3.2.1 交流侧VSC变换器数学模型31-33
• 3.2.2 直流侧斩波器数学模型33-34
• 3.3 混合储能系统PCH建模研究34-38
• 3.3.1 PCH建模基本原理34-36
• 3.3.2 混合储能系统无源性分析及PCH建模方案设计36-38
• 3.4 混合储能系统PCH建模实现38-43
• 3.4.1 BESS电路拓扑PCH建模实现38-40
• 3.4.2 SMES电路拓扑PCH实现40-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 混合储能系统变换器控制策略研究44-65
• 4.1 储能变换器外环控制策略研究44-50
• 4.1.1 储能变换器外环PQ控制策略研究45-47
• 4.1.2 储能变换器外环V/f控制策略研究47-48
• 4.1.3 储能变换器外环Droop控制策略研究48-50
• 4.2 储能变换器内环控制策略研究50-57
• 4.2.1 内环ES控制策略实现方案50-52
• 4.2.2 BESS内环ES控制器设计52-55
• 4.2.3 SMES内环ES控制器设计55-57
• 4.3 混合储能系统控制策略仿真分析57-64
• 4.3.1 系统仿真模型搭建57-58
• 4.3.2 并网时混合储能系统仿真分析58-62
• 4.3.3 离网时混合储能系统仿真分析62-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第5章 BESS与SMES间协调控制策略研究65-75
• 5.1 间歇式能源功率平抑目标选取65-67
• 5.2 BESS与SMES间功率分配策略研究67-71
• 5.2.1 模糊控制实现方案67-68
• 5.2.2 基于模糊控制的分配功率策略研究68-71
• 5.3 混合储能系统功率分配策略仿真分析71-74
• 5.3.1 并网时混合储能系统仿真分析71-73
• 5.3.2 离网时混合储能系统仿真分析73-74
• 5.4 本章小结74-75
• 结论75-76
• 参考文献76-81
• 致谢81

  本文关键词：微电网混合储能系统协调控制策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：254029