蓄电池与超级电容混合储能系统控制研究

发布时间：2021-02-24 07:15

　　由于化石能源的日益枯竭,以及大量燃烧化石能源所带来的环境问题日益严重,人们越来越重视可再生新能源的开发利用。然而,大多可再生能源受环境限制较大,输出的功率具有明显的随机性和波动性。储能元件能够缓冲功率波动,被广泛认为是解决可再生能源输出功率波动的有效手段。相比较有局限性的单一储能,混合储能技术能够更加充分地发挥不同储能的优势特性,还可延长储能元件的使用寿命。本文将蓄电池与超级电容结合而成的混合储能系统作为主要研究对象,针对两种储能元件之间的功率分配问题和超级电容的荷电状态恢复问题开展研究,所做工作如下。首先,对现有的几种储能元件接入微网的方式进行了分析对比,根据蓄电池和超级电容的充放电特性选择了相应的等效电路模型,并对所用双向DC/DC变换器进行研究,建立了变换器的小信号数学模型,为控制策略的设计提供基础。第二,针对两种不同特性的储能元件之间的功率分配问题,提出一种基于改进下垂法的混合储能系统功率分频控制策略,将母线上的功率波动按高低频分配给超级电容和蓄电池,通过改变虚拟阻抗的大小即可设置功率波动分频点,无需中央控制器和通信网络参与。第三,在前文提出的功率分频策略的基础上进一步优化,针... 

【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明表
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 储能技术概述
        1.2.1 储能在直流微网中的应用
        1.2.2 储能技术发展现状
        1.2.3 混合储能技术概述
    1.3 混合储能控制研究现状
    1.4 本文的主要工作
2 蓄电池/超级电容混合储能系统结构及建模
    2.1 储能元件接入母线方式分析
    2.2 含蓄电池/超级电容混合储能系统的直流微网结构
    2.3 储能元件充放电特性及电路模型
        2.3.1 蓄电池充放电特性及电路模型
        2.3.2 超级电容充放电特性及电路模型
    2.4 双向DC/DC变换器数学模型及电路参数设计
        2.4.1 双向DC/DC变换器拓扑及工作原理
        2.4.2 电路参数设计
        2.4.3 小信号数学模型
    2.5 本章小结
3 基于改进下垂法的混合储能系统功率分频控制策略
    3.1 传统下垂控制原理及实施方法
        3.1.1 下垂控制原理
        3.1.2 下垂控制实施方法
    3.2 基于改进下垂法的功率分频控制策略
        3.2.1 基于虚拟电容的改进下垂控制
        3.2.2 蓄电池/超级电容混合储能系统功率分频控制策略
    3.3 控制器参数设计
        3.3.1 电压电流双环控制器设计
        3.3.2 改进下垂环参数设计准则
    3.4 仿真验证
    3.5 本章小结
4 基于虚拟电感和虚拟电压源的超级电容荷电状态恢复策略
    4.1 荷电状态定义与表征
    4.2 基于虚拟电感和虚拟电压源的超级电容荷电状态恢复策略
        4.2.1 基于虚拟电压源的超级电容荷电状态恢复
        4.2.2 加入虚拟电感的超级电容荷电状态恢复策略改进
    4.3 控制参数设计准则
        4.3.1 虚拟阻抗参数设计
        4.3.2 虚拟电压源参数设计
    4.4 仿真验证
    4.5 本章小结
5 多储能并联的混储系统控制策略
    5.1 多储能并联的混储系统功率分频控制策略
        5.1.1 多蓄电池混储系统功率分频控制策略
        5.1.2 多超级电容混储系统功率分频控制策略
    5.2 多储能并联的混储系统中超级电容荷电状态自主恢复策略
        5.2.1 多蓄电池混储系统中超级电容荷电状态自主恢复策略
        5.2.2 多超级电容混储系统中超级电容荷电状态自主恢复策略
    5.3 多储能并联的混储系统仿真验证
        5.3.1 功率分频控制策略的仿真验证
        5.3.2 超级电容荷电状态恢复策略的仿真验证
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]微网分段动态自适应下垂控制策略研究[J]. 杨海柱,岳刚伟,康乐.  电力系统保护与控制. 2019(08)
[2]基于集合经验模态分解的风电混合储能系统能量管理协调控制策略[J]. 付菊霞,陈洁,滕扬新,邓浩,孙泽伦.  电工技术学报. 2019(10)
[3]采用二阶滤波的混合储能系统实时功率分配方法[J]. 李学斌,刘建伟.  电网技术. 2019(05)
[4]直流微电网下垂控制技术研究综述[J]. 朱珊珊,汪飞,郭慧,王奇丰,高艳霞.  中国电机工程学报. 2018(01)
[5]基于Z源变换器的电动汽车超级电容-电池混合储能系统[J]. 胡斯登,梁梓鹏,范栋琦,周晶,何湘宁.  电工技术学报. 2017(08)
[6]基于SOC优化的混合储能平抑风电波动方法[J]. 李培强,李文英,唐捷,李慧,王继飞,廖玲珑.  电力系统及其自动化学报. 2017(03)
[7]采用自适应小波包分解的混合储能平抑风电波动控制策略[J]. 吴杰,丁明.  电力系统自动化. 2017(03)
[8]优化电池模型的自适应Sigma卡尔曼荷电状态估算[J]. 刘毅,谭国俊,何晓群.  电工技术学报. 2017(02)
[9]含风/光/抽水蓄能并计及负荷响应的海岛微网优化配置[J]. 荆朝霞,胡荣兴,袁灼新,朱继松,吴青华.  电力系统自动化. 2017(01)
[10]直流微电网母线电压波动分类及抑制方法综述[J]. 王成山,李微,王议锋,孟准,杨良.  中国电机工程学报. 2017(01)

博士论文
[1]超级电容器直流储能系统分析与控制技术的研究[D]. 张慧妍.中国科学院研究生院（电工研究所） 2006

硕士论文
[1]微网群多智能体协调控制与延时补偿方法研究[D]. 李红.电子科技大学 2018



本文编号：3049001