平抑风电功率波动的混合储能系统的研究

发布时间：2017-08-02 14:21

  本文关键词：平抑风电功率波动的混合储能系统的研究

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【摘要】：随着全球石化资源的过渡开采与日益消减,能源应用的紧张感倍增,各国在保护自然资源的同时均积极研究可再生资源的综合利用。风能由于其经济效益高技术研究早成果丰富,而被广泛的开发与应用,但是其输出功率波动性与随机性会给电网中注入冲击,影响其应用。本文针对应用在风电场中平抑功率波动的储能系统进行研究,在入网母线侧设置蓄电池-超级电容混合储能系统结构,通过对出口功率的采集,与目标功率进行对比,采用模糊聚类小波算法进行容量配置计算,通过变时常的低通滤波控制策略实现对储能系统的控制,以实现对风电场出口电压波动的平抑目标。首先,介绍了课题的研究背景与意义,简单叙述了国内外对平抑风电场功率波动研究的现状与发展趋势,给出常见储能系统的分类并进行了分析比较,得出混合储能系统相对而言更具优势。其次,针对所研究的蓄电池-超级电容器构成的混合储能系统进行数学模型分析,简述超级电容器和蓄电池储能的各自特点和数学模型,在明确了平抑功率目标指标的基础上,对混合储能系统的平抑原理与常见结构进行了介绍,并对所采用的双馈风力发电机进行了数学模型的分析,通过对蓄电池-超级电容储能方式的数学模型分析,得到了混合储能系统等效电路模型。再次,通过将常用的控制策略进行比较分析,在低通滤波控制的基础上,提出了一种改变时常的控制策略,并进行了理论分析,其在控制精度与速度上均有提高;采用模糊聚类小波算法进行优化配置,通过仿真验证本文提出的算法在精度和跟踪性上均有较好的优势。从经济性角度出发,在某风电场中采用模糊聚类小波控制算法实现混合储能系统的容量配置计算,通过算例比较验证了改进的算法的优越性。最后,通过MATLAB仿真软件SIMULINK工具箱对本文所研究的蓄电池-超级电容混合储能系统进行仿真研究,搭建系统模型,采用随机数据模拟风电输入信号,通过采用模糊聚类小波算法容量配置计算与改变时常低通平抑功率控制,进行功率平抑的仿真。通过仿真软件进行仿真,得到系统目标功率计算结果,以及补偿后的输出功率波形,验证了该储能系统的平抑效果较好;得到蓄电池与超级电容的单元输出功率与电量波形,体现了该混合储能系统配置方式的优越性,在风电场入网接口的应用中具有良好的研究应用前景。
【关键词】：双馈风力发电机 混合储能系统 低通滤波 模糊聚类小波 MATLAB
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM614;TM912;TM53
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及研究意义9-11
• 1.2 风电应用现状与趋势11-13
• 1.2.1 风电应用国内外研究现状11-12
• 1.2.2 风电应用发展趋势12-13
• 1.3 储能系统分类比较13-14
• 1.4 本课题主要研究内容14-16
• 第二章 混合型风电储能系统16-31
• 2.1 储能系统平抑功率目标16-17
• 2.2 混合储能系统原理及结构17-19
• 2.3 储能系统模型分析19-30
• 2.3.1 双馈风力电机的模型分析19-24
• 2.3.2 蓄电池储能系统数学模型分析24-26
• 2.3.3 超级电容器储能系统数学模型分析26-28
• 2.3.4 混合储能系统模型分析28-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 混合储能系统平抑功率的控制策略研究31-41
• 3.1 平抑功率常用目标功率的计算31-34
• 3.2 平抑功率的控制策略34-39
• 3.2.1 一阶低通滤波法35-38
• 3.2.2 改变时常的新型控制方法38-39
• 3.3 本章小结39-41
• 第四章 混合储能系统功率配置研究41-54
• 4.1 混合储能系统功率配置原理41-42
• 4.2 模糊聚类小波算法42-45
• 4.3 模糊聚类小波算法功率配置45-48
• 4.4 仿真训练与风电场测试结果分析48-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第五章 系统仿真验证与分析54-61
• 5.1 系统模型搭建54-56
• 5.2 混合储能系统仿真结果及分析56-60
• 5.3 本章小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-65
• 作者简介、发表文章及研究成果目录65-66
• 致谢66-67
• 附录A 系统仿真图67-68
• 附录B 风电机组模型图68-69
• 附录C 变时长低通滤波控制策略模型图69-70

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