混合储能系统平抑光伏微电网功率波动策略研究
发布时间：2021-11-09 09:06
以光伏发电等新能源作为供电来源的微电网可适用于海岛、偏远乡村等特殊区域供电。当含可再生能源的微电网孤岛运行时,其发电单元输出功率存在间歇性和随机性,同时负荷也存在不确定性,发电功率与负荷需求功率的不平衡,将引起系统的功率波动,影响供电的稳定性。为了平抑该功率波动,将蓄电池与超级电容组成的混合储能装置接入微网。针对传统混合储能系统平抑微电网功率波动存在的功率分配精度不高,以及传统PI控制混合储能系统延迟性的问题,本文提出了考虑储能介质SOC的VMD分解功率方法和控制储能介质出力的能量成型控制策略,不仅解决了功率分配精度不高导致储能系统过充过放的问题,而且提高了系统的响应速度,延长了蓄电池寿命,提高了系统的稳定性,主要内容如下:首先,以含混合储能系统的光伏微电网作为研究对象,分析研究了光伏发电的特性、储能介质的充放电模型、混合储能系统接入微电网中的方式以及微电网分层控制策略,将含混合储能系统的微电网各个单元之间的协调控制分为系统级控制和设备级控制;其次,在系统级控制中,针对功率波动引起的功率缺额在蓄电池与超级电容之间的分配,本文采用VMD分解获取不同储能介质的功率出力,并基于储能介质SOC...
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
某光伏电站一天内光伏出力
湖北工业大学硕士学位论文33_max__11,,ssssrefscmaxHESSbrefscEEtPtminPPPt(3-31)此时若s_refHESSb_refPtPP，则证明混合储能系统仍能够按照功率指令完成功率吸收；若s_refHESSb_refPtPP，说明混合储能系统无法满足整体功率吸收需求，需要增加部分负载。(2)超级电容动作，蓄电池不动作该种模式下，蓄电池处于状态Ⅲ，超级电容处于状态Ⅰ或Ⅱ，此时超级电容的修正后功率s_refP如式(3-32)_max_11,,ssssrefscmaxHESSscEEtPtminPPt(3-32)(3)超级电容不动作，蓄电池动作该种模式下，超级电容处于状态Ⅲ，蓄电池处于状态Ⅰ或Ⅱ，此时蓄电池修正后功率b_refP如式(3-33)_max_11,,bbbbrefbcmaxHESSbcEEtPtminPPt(3-33)(4)超级电容和蓄电池均不动作此时，两者均处于状态Ⅲ，导致系统功率缺额无法平抑，将造成较大损失。3.3仿真分析已知某天24h期望输出功率指令值如图3.3所示。图3.3混合储能系统平抑功率
湖北工业大学硕士学位论文34为验证前文所述控制策略的分解方法的正确性，基于前文所述的储能结构，在Matlab/Simulink中建立仿真模型，仿真模型如下图3.4，混合储能系统配置参数为：锂离子电池组存储总容量60kW·h，额定功率48kW；超级电容器额定容量6kW·h，额定功率为60kW，光伏出力采用某地100kW光伏微电网实测功率曲线，负载为可变负载，状态分界点定为0.2，0.8。图3.4仿真模型对上述储能系统所需平抑功率缺额信号进行VMD分解，由前期测试，当K=5时，出现中心频率相近的分量，即出现过分解，因此取K值为4。此时得到4个IMF分量，其时域波形图如图3.5所示，频谱如图3.6所示。从图3.6可以看出，模态阶数越高，其中心频率越高，每个IMF的频率都接近其中心频率，没有出现模态混叠现象。以此证明该方法具有本文所需的分解精度，能准确无误地将所需功率的高低频分开。图3.5IMF时域波形
【参考文献】：
期刊论文
[1]多场景下光伏-双单元储能系统协同平抑功率波动控制策略[J]. 颜晨煜,樊艳芳. 可再生能源. 2020(02)
[2]考虑不确定性的下垂控制微电网可达性分析[J]. 高佳宁,韩蓓,李国杰,汪可友,黄兴德. 中国电机工程学报. 2019(24)
[3]新一代电力系统灵活柔性特征研究[J]. 訾振宁,何永君,赵东元,陈羽飞,詹庆才. 电气工程学报. 2019(03)
[4]利用储能系统实现可再生能源微电网灵活安全运行的研究综述[J]. 刘畅,卓建坤,赵东明,李水清,陈景硕,王金星,姚强. 中国电机工程学报. 2020(01)
[5]基于TMS320F28335的逆变器重复控制系统设计[J]. 生龙,何顺华. 电工电能新技术. 2019(12)
[6]分布式可再生能源发电集群并网消纳关键技术及工程实践[J]. 盛万兴,吴鸣,季宇,寇凌峰,潘静,施海峰,牛耕,王中冠. 中国电机工程学报. 2019(08)
[7]部分遮蔽下改进樽海鞘群算法的光伏系统最大功率跟踪[J]. 杨博,钟林恩,朱德娜,束洪春,张孝顺,余涛. 控制理论与应用. 2019(03)
[8]超导磁储能-蓄电池混合储能系统在平抑风电场功率波动中的应用[J]. 雷勇,林晓冬. 高电压技术. 2019(03)
[9]含高渗透率分布式电源的独立微网的稳定性研究综述[J]. 万千,夏成军,管霖,吴成辉. 电网技术. 2019(02)
[10]模块化混合储能系统及其能量管理策略[J]. 苏浩,张建成,冯冬涵,王宁,宋兆鑫,赵霁晴. 电力自动化设备. 2019(01)
本文编号：3485036
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
某光伏电站一天内光伏出力
湖北工业大学硕士学位论文33_max__11,,ssssrefscmaxHESSbrefscEEtPtminPPPt(3-31)此时若s_refHESSb_refPtPP，则证明混合储能系统仍能够按照功率指令完成功率吸收；若s_refHESSb_refPtPP，说明混合储能系统无法满足整体功率吸收需求，需要增加部分负载。(2)超级电容动作，蓄电池不动作该种模式下，蓄电池处于状态Ⅲ，超级电容处于状态Ⅰ或Ⅱ，此时超级电容的修正后功率s_refP如式(3-32)_max_11,,ssssrefscmaxHESSscEEtPtminPPt(3-32)(3)超级电容不动作，蓄电池动作该种模式下，超级电容处于状态Ⅲ，蓄电池处于状态Ⅰ或Ⅱ，此时蓄电池修正后功率b_refP如式(3-33)_max_11,,bbbbrefbcmaxHESSbcEEtPtminPPt(3-33)(4)超级电容和蓄电池均不动作此时，两者均处于状态Ⅲ，导致系统功率缺额无法平抑，将造成较大损失。3.3仿真分析已知某天24h期望输出功率指令值如图3.3所示。图3.3混合储能系统平抑功率
湖北工业大学硕士学位论文34为验证前文所述控制策略的分解方法的正确性，基于前文所述的储能结构，在Matlab/Simulink中建立仿真模型，仿真模型如下图3.4，混合储能系统配置参数为：锂离子电池组存储总容量60kW·h，额定功率48kW；超级电容器额定容量6kW·h，额定功率为60kW，光伏出力采用某地100kW光伏微电网实测功率曲线，负载为可变负载，状态分界点定为0.2，0.8。图3.4仿真模型对上述储能系统所需平抑功率缺额信号进行VMD分解，由前期测试，当K=5时，出现中心频率相近的分量，即出现过分解，因此取K值为4。此时得到4个IMF分量，其时域波形图如图3.5所示，频谱如图3.6所示。从图3.6可以看出，模态阶数越高，其中心频率越高，每个IMF的频率都接近其中心频率，没有出现模态混叠现象。以此证明该方法具有本文所需的分解精度，能准确无误地将所需功率的高低频分开。图3.5IMF时域波形
【参考文献】：
期刊论文
[1]多场景下光伏-双单元储能系统协同平抑功率波动控制策略[J]. 颜晨煜,樊艳芳. 可再生能源. 2020(02)
[2]考虑不确定性的下垂控制微电网可达性分析[J]. 高佳宁,韩蓓,李国杰,汪可友,黄兴德. 中国电机工程学报. 2019(24)
[3]新一代电力系统灵活柔性特征研究[J]. 訾振宁,何永君,赵东元,陈羽飞,詹庆才. 电气工程学报. 2019(03)
[4]利用储能系统实现可再生能源微电网灵活安全运行的研究综述[J]. 刘畅,卓建坤,赵东明,李水清,陈景硕,王金星,姚强. 中国电机工程学报. 2020(01)
[5]基于TMS320F28335的逆变器重复控制系统设计[J]. 生龙,何顺华. 电工电能新技术. 2019(12)
[6]分布式可再生能源发电集群并网消纳关键技术及工程实践[J]. 盛万兴,吴鸣,季宇,寇凌峰,潘静,施海峰,牛耕,王中冠. 中国电机工程学报. 2019(08)
[7]部分遮蔽下改进樽海鞘群算法的光伏系统最大功率跟踪[J]. 杨博,钟林恩,朱德娜,束洪春,张孝顺,余涛. 控制理论与应用. 2019(03)
[8]超导磁储能-蓄电池混合储能系统在平抑风电场功率波动中的应用[J]. 雷勇,林晓冬. 高电压技术. 2019(03)
[9]含高渗透率分布式电源的独立微网的稳定性研究综述[J]. 万千,夏成军,管霖,吴成辉. 电网技术. 2019(02)
[10]模块化混合储能系统及其能量管理策略[J]. 苏浩,张建成,冯冬涵,王宁,宋兆鑫,赵霁晴. 电力自动化设备. 2019(01)
本文编号：3485036
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