离网风电制冰蓄冷系统运行特性和控制优化研究

发布时间：2022-12-06 04:06

　　近年来,并网风电受风电场发电量过剩和电网荷载能力较差等因素的影响,弃风限电率大幅提升,离网风电及相关系统应用的发展规模不断增大。离网风电系统由于供需不匹配、不同步,必须配备储能装置。目前常用的储能装置为蓄电池,但蓄电池成本高、寿命短和污染大等问题阻碍了离网风电系统的进一步发展。为解决离网风电的储能问题,本文提出了分布式离网风力发电制冰蓄冷系统,用冰蓄冷取代部分蓄电池存储风电。本文以实现风-电-冷的高效平稳转化为核心,展开了以下工作:（1）通过建立风-电-冷能量传递理论模型和系统性能评价指标,分析系统部件间的能量匹配耦合关系和能量传递规律,给出影响系统整体效率的关键参数主要是风电转化效率和蓄电池充放电损失量。（2）在稳态和非稳态风况下开展系统直驱和浮充两种运行模式的对比实验,发现系统能量传递规律,获得风速与系统最佳运行模式间的对应关系。当稳态平均风速达到5m/s时,风电输出功率达到变频压缩机运行功率上限,蓄电池实现充放电平衡,两种运行模式下系统制冷效率（COP）相近且达到峰值,约为0.31。在非稳态风况下,直驱模式无法实现稳定运行,浮充模式对蓄电池的依赖性较强,系统COP分别为0.063... 

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 风力发电现状及面临的问题
        1.2.1 集中式并网发电及弃风限电问题
        1.2.2 分布式离网风电及储能问题
    1.3 风力发电最大功率点跟踪控制研究现状
    1.4 风力发电制冷研究及应用存在的问题
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 分布式离网风力发电制冰蓄冷系统的构建及能量传递理论
    2.1 系统结构及运行原理
    2.2 系统能量传递理论
        2.2.1 风力发电机模型
        2.2.2 系统能量传递模型
        2.2.3 最大功率点跟踪控制模型
    2.3 系统性能评价指标及参数测量方法
        2.3.1 系统性能评价指标
        2.3.2 系统参量测量方法
    2.4 本章小结
第3章 风电制冷系统在不同风况下的运行特性研究
    3.1 风况的定义及分类
    3.2 稳态风况下的系统运行特性
        3.2.1 低风速下系统性能测试及分析
        3.2.2 高风速下系统性能测试及分析
        3.2.3 风速对系统性能影响的规律
    3.3 非稳态风况下的系统运行特性
        3.3.1 系统运行特性测试与分析
        3.3.2 系统的能量传递规律
    3.4 本章小结
第4章 风电制冷系统集成控制的设计与实现
    4.1 系统控制优化方案
        4.1.1 风电最大功率点跟踪控制优化
        4.1.2 系统模式切换管理
    4.2 控制器的设计与实现
        4.2.1 总体设计要求与器件选型
        4.2.2 电路设计与制作
    4.3 本章小结
第5章 风电制冷系统控制优化后的运行特性研究
    5.1 系统控制性能研究
        5.1.1 最大功率点跟踪控制对比分析
        5.1.2 模式切换控制效果分析
    5.2 系统整体性能对比分析
        5.2.1 运行稳定性分析
        5.2.2 能量传递效率分析
        5.2.3 蓄电池容量分析
    5.3 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 研究工作总结
    6.2 本文的创新点
    6.3 后续工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间的科研工作与研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]分布式利用是风能发展的重要方向[J]. 祁和生,胡书举.  中国科学院院刊. 2016(02)
[2]基于改进爬山法的最大风能捕获方法研究[J]. 林洪涛,于洋,虞闯,贾蒙蒙.  自动化与仪器仪表. 2015(02)
[3]基于改进爬山算法的风机最大功率点控制策略研究[J]. 田永贵,王奔,薛禾雨,李鹏,高鲁峰,李晓.  四川电力技术. 2014(06)
[4]一种引入停止机制的改进爬山算法[J]. 张小莲,李群,殷明慧,叶星,邹云.  中国电机工程学报. 2012(14)
[5]独立光伏系统铅酸蓄电池剩余容量与电压的关系[J]. 李义鹏,刘全桢,孙立富,刘宝全.  蓄电池. 2011(01)



本文编号：3711027