基于混合储能的风力发电波动平抑控制策略研究

发布时间：2017-10-27 00:11

  本文关键词：基于混合储能的风力发电波动平抑控制策略研究

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【摘要】：为了有效地抑制风电场输出功率的波动性和随机性,需要将风电场与储能系统二者相结合,从而可以减小由于风电场输出功率的波动而对电网造成的不利影响,由于混合储能系统同时兼具了能量型储能设备和功率型储能设备的优势,因此本文重点研究了基于混合储能的风力发电波动平抑控制策略。本文首先分析了风电场输出功率的波动特性,然后结合混合储能系统的结构和特点,提出了一种基于小波包分解和荷电状态(SOC)分层优化的混合储能风力发电功率波动平抑的方法。主要在以下几方面开展了工作:(1)对由超级电容和锂电池组成的混合储能系统展开了研究,并对其结构和原理进行了详细分析。根据各储能设备的特点建立了相关等效电路模型,并进一步研究了混合储能系统的特性,得出了锂电池和超级电容的相关参数指标。(2)基于实测风电功率数据,分析了风电输出功率的波动特性以及不同频段波动对电网频率的影响,确定了储能系统需要平抑的主要目标频段;采用小波包分解理论对风电场输出功率信号进行多尺度分解,得到了实测数据经小波包分解后的各频段信号。(3)基于实测风电功率数据和混合储能系统的模型,从风电场的实用性和经济性的最优化角度出发,采用生物遗传算法,得出了本文所需要配置的超级电容和锂电池的具体容量和功率大小。(4)根据混合储能系统整体以及不同储能设备荷电状态的不同,对基于SOC分层优化的混合储能风电功率平抑方法进行了研究。该方法分为功率优化层和功率分配层。功率优化层主要是动态调节当前混合储能系统整体的SOC状态,实时跟踪设定功率;功率分配层主要根据混合储能系统中储能设备荷电状态的不同,实施调节储能设备之间的功率分配。(5)在PSCAD中搭建了仿真模型,验证了本文所设计的混合储能系统控制方法的有效性。仿真结果表明:本文所研究的控制策略,完成了对风电输出功率波动的平滑控制,且维持混合储能系统整体及储能设备的SOC在合理范围之内,有效地避免了过充过放现象的发生,延长了其使用寿命。
【关键词】：风力发电 混合储能系统 波动平抑 小波包分解 分层优化控制
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景及选题依据11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 平抑风电功率波动研究现状11-12
• 1.2.2 储能技术研究现状12-15
• 1.3 本文主要工作及章节安排15-17
• 第二章 混合储能系统结构与特性分析17-30
• 2.1 混合储能系统结构及工作原理17-20
• 2.1.1 混合储能系统结构17-19
• 2.1.2 混合储能系统工作原理19-20
• 2.2 锂电池等效模型研究20-25
• 2.2.1 锂电池原理及选择20-21
• 2.2.2 锂电池模型研究21-25
• 2.3 超级电容等效模型研究25-26
• 2.3.1 超级电容原理25-26
• 2.3.2 超级电容模型研究26
• 2.4 混合储能系统特性分析26-29
• 2.4.1 锂电池特性分析26-27
• 2.4.2 超级电容特性分析27-29
• 2.4.3 混合储能系统特性分析29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 基于小波包分解的风电功率分解30-41
• 3.1 风电输出功率分析30-34
• 3.1.1 风电功率波动特性分析30-32
• 3.1.2 风电场储能系统配置方式分析32-34
• 3.2 小波变换理论分析34-37
• 3.2.1 小波分析理论34
• 3.2.2 连续小波变换34-35
• 3.2.3 离散小波变换35-36
• 3.2.4 小波包分解36-37
• 3.3 实测风电功率的小波包分解37-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 混合储能系统容量配置41-48
• 4.1 锂电池和超级电容的成本分析41-42
• 4.2 混合储能系统容量配置模型42-45
• 4.2.1 机会约束规划简介42
• 4.2.2 混合储能系统数学模型42-43
• 4.2.3 具体算法流程43-45
• 4.3 仿真验证45-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第五章 混合储能系统的SOC控制策略48-61
• 5.1 混合储能系统控制目标48-50
• 5.1.1 优化目标48-49
• 5.1.2 分配目标49-50
• 5.2 控制系统分层结构50-52
• 5.2.1 控制系统结构分析50-51
• 5.2.2 分层控制分析51-52
• 5.3 功率优化层控制策略52-54
• 5.3.1 功率优化层结构及原理52-53
• 5.3.2 功率优化控制器设计53-54
• 5.3.3 限幅控制器设计54
• 5.4 功率分配层控制策略54-60
• 5.4.1 功率分配层结构及原理54-55
• 5.4.2 功率分配控制器设计55-56
• 5.4.3 模糊控制理论简介56
• 5.4.4 模糊控制器设计56-59
• 5.4.5 二次分配模块设计59-60
• 5.5 本章小结60-61
• 第六章 仿真与分析61-71
• 6.1 常规算法模型61
• 6.2 锂电池及超级电容不同SOC状态分析61-65
• 6.3 系统整体仿真结果及分析65-70
• 6.3.1 常规算法仿真结果分析65-66
• 6.3.2 本文算法仿真结果分析66-67
• 6.3.3 本文算法与常规算法仿真结果对比分析67-70
• 6.4 本章小结70-71
• 第七章 总结与展望71-72
• 7.1 本文工作总结71
• 7.2 未来工作展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-78
• 个人简历及攻读硕士期间的主要研究成果78-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 管俊;高赐威;;储能技术在抑制风电场功率波动方面的研究综述[J];电网与清洁能源;2011年04期

2 雷亚洲,王伟胜,印永华,戴慧珠;基于机会约束规划的风电穿透功率极限计算[J];中国电机工程学报;2002年05期

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 本报资深记者 肖蔷;[N];中国能源报;2015年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李军徽;抑制风电对电网影响的储能系统优化配置及控制研究[D];华北电力大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 刘志祥;超级电容器相关技术研究[D];哈尔滨工程大学;2002年

2 刘辰宇;含大规模风电的多目标电网规划方法研究[D];华北电力大学;2014年

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本文编号：1101067