蓄电池和超级电容器在光伏发电混合储能系统的应用

发布时间：2017-03-20 16:00

  本文关键词：蓄电池和超级电容器在光伏发电混合储能系统的应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于光伏发电的随机性和波动性,光伏发电系统需要足够容量的储能设备才能稳定地提供符合质量标准的电能。储能装置的成本通常占到光伏电站总成本的20%~25%,而且其使用寿命是系统各部分中最短的,如何解决光伏系统中的储能问题,是提高发电效率和质量的关键。本文着重研究了超级电容器和蓄电池组成的混合储能系统在光伏发电中的应用。首先,论文详细地介绍了光伏发电系统的原理和类型,包括离网型和并网型光伏发电系统。分析了目前光伏发电系统的最大功率点跟踪(MPPT)技术,详细分析了较常用的扰动观察法(PO)和电导增量法(INC)。然后分别介绍了阀控式密封铅酸(VRLA)蓄电池和超级电容器的原理和充放电特性,并且对蓄电池的充电控制方法和超级电容器的串联均压问题进行了详细地研究。在众多的储能元件中,超级电容器和蓄电池在性能上具有互补性,两者组成的混合储能装置具有良好的性能以及潜力。结合蓄电池和超级电容器不同的特点,提出了经过电流可逆斩波电路并联的蓄电池和超级电容器混合储能的结构,该结构的电路能够使蓄电池和超级电容器的容量配置更加灵活,并且能充分发挥各自的优势。其次针对该混合储能系统在不同环境条件下的运行方式,设计了与之相对应的光伏发电储能系统的能量管理控制策略,通过不同运行模式下对单向变换器和双向变换器PWM信号的控制,自动切换运行模式,达到控制能量流动的目的。最后,利用MATLAB建立含有蓄电池超级电容器混合储能的光伏发电系统模型,通过改变光照的强弱以及负荷缺额的大小,模拟光伏发电中的功率波动,以验证所提出的混合储能结构对功率波动的抑制作用。
【关键词】：光伏发电储能系统 超级电容器 电流可逆斩波电路 混合储能 能量管理策略
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615;TM912;TM53
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 课题背景及研究意义9-11
• 1.2 储能系统研究现状11-15
• 1.2.1 蓄电池储能系统研究现状12-13
• 1.2.2 超级电容器储能系统研究现状13-15
• 1.3 课题研究内容15-16
• 2 光伏发电混合储能系统组成和分析16-33
• 2.1 光伏发电储能系统16-22
• 2.1.1 储能在光伏发电系统中的重要性16-19
• 2.1.2 MPPT在光伏发电系统中的重要性19-22
• 2.2 光伏发电储能系统中的储能元件22-28
• 2.2.1 蓄电池储能原理和特性22-24
• 2.2.2 蓄电池充电控制方法分析24-25
• 2.2.3 超级电容器储能的原理和特性25-27
• 2.2.4 超级电容器的串联均压问题27-28
• 2.3 超级电容器和蓄电池混合储能28-32
• 2.3.1 常用的混合储能系统电路结构分析29
• 2.3.2 基于电流可逆斩波电路结构分析29-32
• 2.4 本章小结32-33
• 3 蓄电池和超级电容器混合储能系统控制策略33-43
• 3.1 光伏发电系统的运行模式33-36
• 3.2 光伏发电系统能量流动的管理36-39
• 3.2.1 单向变换器控制策略36-38
• 3.2.2 双向变换器控制策略38-39
• 3.3 混合储能系统的充电控制策略39-42
• 3.3.1 恒流充电控制策略40-41
• 3.3.2 恒压充电控制策略41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 4 光伏发电混合储能系统仿真43-56
• 4.1 蓄电池和超级电容器模型43-45
• 4.2 变换器参数的确定45-48
• 4.3 仿真验证48-55
• 4.3.1 混合储能系统仿真48-53
• 4.3.2 能量控制和管理仿真53-55
• 4.4 本章小结55-56
• 5 结论56-57
• 参考文献57-60
• 攻读硕士期间发表学术论文情况60-61
• 致谢61

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本文编号：258015