分布式储能系统关键技术研究

发布时间：2019-01-17 09:37

【摘要】：分布式储能系统能够应用于电力系统的各个环节，具有广阔的应用前景和巨大的应用潜力，将在未来电网中发挥越来越重要的作用。总的来说，分布式储能系统目前仍处于工程应用的初始阶段，需要对其各种关键技术展开深入研究，为其推广应用奠定基础。本文通过构建含多种分布式储能系统与分布式电源的微电网实验系统，围绕分布式储能系统的建模、控制、效率分析、能量管理等展开研究，主要研究内容包括： （1）对多种典型分布式储能设备及其控制系统的模型进行总结，包括铅酸电池、锂电池、液流电池、超级电容、氢储能系统，以及飞轮储能等。针对分布式储能系统的特性，分析了不同模型的特点与适用范围，及其并网结构与控制原理。 （2）利用微电网实验系统展开多种分布式储能系统实验，结合实验结果分析了其模型参数的拟合方法。通过实验数据与仿真结果的对比，验证了所各种分布式储能系统仿真模型与参数辨识方法的有效性。 （3）提出一种适用于电力系统仿真的微型压缩空气储能系统的原动部分模型，包括转速控制器、阀门控制器、透平、储热单元与储气罐等部分。通过实验数据与仿真结果的对比验证了所提出的模型的有效性。 （4）通过理论推导与实验研究，，分析了压缩空气储能系统与氢储能系统这两种能量型储能系统在充放电过程中各环节能量损失的主要原因，并通过计算和实验给出了各环节的效率。 （5）构建了由氢储能系统与锂电池组成的混合储能系统，提出了该混合储能系统应用于独立微电网时的能量管理策略，能够在保证氢储能系统效率与维持电池SOC在合理范围内的前提下，使混合储能系统在维持微电网电压频率稳定的同时，平滑微电网内光伏出力的波动。
[Abstract]:Distributed energy storage system can be used in every aspect of power system. It has broad application prospect and great application potential. It will play an increasingly important role in the future power grid. In general, distributed energy storage system is still in the initial stage of engineering application, so it is necessary to carry out in-depth research on its various key technologies to lay a foundation for its popularization and application. In this paper, a microgrid experiment system with distributed energy storage system and distributed power source is constructed, which focuses on the modeling, control, efficiency analysis and energy management of distributed energy storage system. The main contents are as follows: (1) the models of several typical distributed energy storage devices and their control systems are summarized, including lead-acid batteries, lithium batteries, liquid flow batteries, super capacitors, hydrogen energy storage systems, and flywheel energy storage systems. According to the characteristics of distributed energy storage system, the characteristics and applicable scope of different models, the grid-connected structure and control principle are analyzed. (2) A variety of distributed energy storage system experiments are carried out by using the microgrid experimental system, and the fitting method of the model parameters is analyzed based on the experimental results. By comparing the experimental data with the simulation results, the effectiveness of the simulation models and parameter identification methods of the distributed energy storage system is verified. (3) A prototype model of miniature compressed air energy storage system suitable for power system simulation is proposed, which includes rotational speed controller, valve controller, turbine, heat storage unit and gas storage tank. The validity of the proposed model is verified by comparing the experimental data with the simulation results. (4) through theoretical derivation and experimental study, the main reasons of energy loss in charge and discharge of compressed air energy storage system and hydrogen energy storage system are analyzed. The efficiency of each link is given by calculation and experiment. (5) A hybrid energy storage system composed of hydrogen energy storage system and lithium battery is constructed, and the energy management strategy is proposed when the hybrid energy storage system is applied to the independent microgrid. On the premise of ensuring the efficiency of hydrogen storage system and maintaining the battery SOC within a reasonable range, the hybrid energy storage system can smooth the fluctuation of photovoltaic force in the microgrid while maintaining the voltage frequency stability of the microgrid.
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM910

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本文编号：2409916