微电网储能系统容量优化与控制策略研究

发布时间：2019-07-31 10:51

【摘要】：在独立运行的微电网中，由于风力发电、光伏发电的随机性和波动性，用户或负荷往往不能获得持续可靠的电能。为了提高系统的供电稳定性，保证电能质量，必须在系统中配置一定容量的储能单元，并对储能设备加以合理的控制。为了提高微电网的经济性和稳定性，本文针对微电网储能系统的容量优化与控制策略问题进行研究，主要研究内容如下： 考虑到蓄电池功率密度低，在功率大幅波动需要配置大量的蓄电池才能满足系统功率的要求，为了避免储能配置的浪费，本文建立了蓄电池-超级电容器混合储能系统，利用超级电容器快速充放电、大功率吞吐的优势，提高了混和储能的功率输出能力，减小了蓄电池的配置容量。 本文提出了蓄电池-超级电容器混和储能容量优化模型，以混合储能系统的一次性投资最小作为目标函数，从储能系统的能量供给能力和功率供给能力两方面综合考虑确定混合储能系统的容量。采用改进粒子群优化算法对算例进行求解，通过算例分析，证明了本文提出的混和储能容量优化模型的正确性，节约了储能设备的投资成本。 为实现综合负荷功率在储能单元间的合理分配，本文提出了基于模糊控制的变时间常数功率分配策略，根据储能单元的荷电状态和系统功率需求情况，适当的调整低通滤波器的时间常数，修正蓄电池和超级电容器的输出功率，避免荷电状态超越规定的上下限。 合理的设计储能单元的控制回路，是实现系统稳定运行的必要环节，本文建立了PWM互补控制的buck/boost变换器小信号模型，分别为蓄电池和超级电容器设计了控制电路。蓄电池采用单电流环平抑综合负荷功率的低频功率分量；超级电容器采用电压—电流双环控制，平抑综合负荷功率与蓄电池功率的差额。针对电压—电流双环控制在抑制母线电压波动时的不足，增加了功率前馈，消除输入电压、负载电流变化时对直流母线电压的扰动。论文最后通过算例验证了该控制策略的正确性，仿真结果表明，该控制策略维持了系统的稳定，母线电压维持在合理范围内波动，并优化了蓄电池的充放电曲线，延长了其使用寿命。
【图文】：

储能单元的充放电，在保证供电可靠性的同时，优化储能系统的充放电，延长储能系统的使用寿命。在总结前人工作的基础上，本文展开了对混合储能系统容量优化配置和控制策略的研究，主要内容如图1.2所示。本课题来源于国家自然科学基金重点项目，编号：61034004。图1.2本文主要研究内容

1）超级电容器等效模型超级电容器的等效模型如图2.7所示[37]，图2-7(a)中C为理想电容、RSR 为串联电阻、RERP 为并联电阻。RERP 并联电阻阻值通常很大，其主要影响超级电容器的漏电流，由于RERP 通常大几万欧姆的缘故，漏电流非常的小。一般在工程上以及做储能设计时忽略并联电阻RERP 的影响，简化后的超级电容等效图如图2.7(b)所示。图2.7超级电容器等效模型（2）超级电容器组功率和能量模型在忽略超级电容器串并联电阻的情况下，超级电容器等效于理想电容，记单体超级电容器的电容为Cuc(F)，额定电压为Uuc(V)，超级电容器存储的电量为：0.5()2ECUJucucuc=（2-10）在实际的应用中
【学位授予单位】：上海电力学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM732;TM912

【参考文献】

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1 张维煜;朱q，

本文编号：2521273