基于混合储能的小型风力发电系统能量管理研究

发布时间：2017-10-18 19:36

  本文关键词：基于混合储能的小型风力发电系统能量管理研究

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【摘要】：风力发电机输出的电压和功率不稳定,一般需加储能装置才能为负载提供稳定的电能,功率脉动性负载影响储能装置的使用寿命及风力发电系统稳定运行。为延长储能装置使用寿命和提高风电系统的输出功率,本文将蓄电池和超级电容器组成混合储能系统应用到小型风力发电系统中,对系统的能量管理控制策略和混合储能容量优化配置等问题进行了研究。1.设计了一种基于蓄电池和超级电容器混合储能的小型风力发电系统。在分析系统能量流动基础上研究了小型风电系统的能量管理控制,使风力发电机、蓄电池、超级电容器、卸荷负载、市电切换等单元工作在最优状态。2.为充分发挥蓄电池能量密度大和超级电容器功率密度大、响应速度快、循环寿命长的互补优势,研究了混合储能系统的功率分配。首先利用低通滤波将混合储能系统功率分为低频部分和高频部分,分别由蓄电池和超级电容器承担,然后利用模糊控制器根据蓄电池和超级电容器的荷电状态对分配功率进行调节,最后对再分配功率进行限值管理,输出蓄电池和超级电容器的给定充放电功率参考值,实现混合储能系统的合理充放电。3.研究了混合储能系统的容量优化配置。对混合储能系统容量优化的必要性进行分析,建立了混合储能系统的容量优化模型,以混合储能系统投资成本最低为优化目标,以系统的容量需求和功率需求等技术指标作为约束条件,采用单纯形法实现储能系统的容量优化配置,并进行了编程实现和算例验证。4.在完成参数设计的基础上,建立小型风力发电系统仿真模型,进行了仿真实验。仿真结果表明,超级电容器响应突变功率和峰值功率,提高了系统的功率输出能力和能量利用效率,使蓄电池避免大电流充放电,有益于延长蓄电池的使用寿命；制定了能量管理控制策略,调节蓄电池和超级电容器的荷电状态,稳定直流母线电压,实现系统能量平衡,避免储能设备因荷电状态饱和或枯竭过早切除而影响储能系统的使用性能。
【关键词】：小型风力发电 蓄电池 超级电容器 能量管理 容量优化
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.1.1 课题研究背景10
• 1.1.2 课题研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 小型风力发电系统研究现状11-12
• 1.2.2 储能系统研究现状12-13
• 1.2.3 能量管理研究现状13-16
• 1.3 主要研究内容16-18
• 第2章 小型风力发电系统结构与建模18-30
• 2.1 小型风力发电系统的结构18-19
• 2.2 小型风力发电系统的组成及模型19-28
• 2.2.1 风力机19-20
• 2.2.2 永磁同步发电机20-21
• 2.2.3 整流器21-22
• 2.2.4 Boost变换器22
• 2.2.5 双向DC/DC变换器22-23
• 2.2.6 储能系统23-26
• 2.2.7 卸荷负载26
• 2.2.8 市电切入26-27
• 2.2.9 Buck变换器27
• 2.2.10 脉动负载27-28
• 2.3 本章小结28-30
• 第3章 小型风力发电系统能量管理控制30-38
• 3.1 能量管理控制目的30
• 3.2 系统能量流动分析及工作模式30-34
• 3.2.1 系统能量流动分析30-32
• 3.2.2 系统工作模式32-34
• 3.3 能量管理控制具体实现34-36
• 3.3.1 风力机发电机的控制34-35
• 3.3.2 混合储能系统控制35
• 3.3.3 卸荷单元控制35-36
• 3.3.4 市电切入单元控制36
• 3.3.5 直流负载控制36
• 3.4 本章小结36-38
• 第4章 混合储能系统的功率分配38-50
• 4.1 混合储能功率分配控制目标38
• 4.2 混合储能功率分配原则38-39
• 4.3 混合储能三级功率分配39-48
• 4.3.1 三级功率分配结构及原理39-40
• 4.3.2 一级功率分配40-41
• 4.3.3 二级功率分配41-47
• 4.3.4 三级功率分配47-48
• 4.3.5 功率分配策略模型的建立48
• 4.4 本章小结48-50
• 第5章 混合储能系统的容量优化配置50-62
• 5.1 混合储能系统容量优化配置50-52
• 5.1.1 储能容量优化的必要性50
• 5.1.2 容量优化的数学模型50-51
• 5.1.3 储能系统容量优化配置方法51-52
• 5.2 单纯形法52-58
• 5.2.1 单纯形法原理52-55
• 5.2.2 单纯形法的计算步骤55-57
• 5.2.3 大M法57-58
• 5.3 优化配置算法流程图58-59
• 5.4 算例分析59-60
• 5.5 本章小结60-62
• 第6章 小型风力发电系统仿真分析62-72
• 6.1 小型风力发电系统模型参数选择62-65
• 6.1.1 系统单元容量选择62
• 6.1.2 变换器参数的选择62-65
• 6.2 系统仿真模型65-67
• 6.3 能量管理控制策略仿真分析67-71
• 6.4 本章小结71-72
• 第7章 全文总结72-74
• 7.1 主要结论与创新点72
• 7.2 有待进一步解决的问题72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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本文编号：1056758