含超级电容混合储能装置的直流配电系统能效评估研究

发布时间：2020-02-14 12:20

【摘要】：在社会经济高速发展的驱动下,各行业对电力的需求日渐增长,对供电质量的要求也越来越严格。无论是未来电网规划与电力供应,还是节能减排与环境保护,电网企业均面对巨大的挑战。为应对上述挑战,满足社会发展的需求,在电网建设规划方面,国内外学者提出了智能电网、主动配电网,和直流配电网等概念；电源方面,形成了风能、太阳能等新能源与传统水火电共同发电的电网结构；输电环节方面,实施电网节能项目,以降低电网损耗,提升电网能效水平。由于新能源的波动性和间歇性,其接入电网后,将对供电质量及电网可靠运行产生较大的影响,储能技术的应用可使问题得到解决。对于交流电网,新能源并网需要整流和逆变等PCS接口,如接入系统为直流系统,PCS接口数量几乎可减少一半,直接减少了输送环节的电能损耗,系统整体能效得以提高。本文详细阐述了直流配电网的优缺点、关键技术难点、发展现状,以及直流配电网能效评估的研究现状。论述了混合储能系统对直流配电网能效水平的影响,运用MATLAB建立了基于超级电容混合储能装置的仿真模型及其充放电控制策略。同时,建立了PWM整流器、PWM逆变器、双向DC/DC斩波器,以及光伏系统仿真模型及其MPPT控制策略。搭建了基于电压下垂特性控制策略的400V直流配电系统仿真模型,针对混合储能系统对直流配电系统的电压质量、功率支撑,及能效水平影响进行了仿真分析。基于直流配电系统仿真数据,结合数学理论推导,从节约电力电量的角度,运用主成分分析法(PCA)与层次分析法(AHP)进行指标甄选,最终构建包含了11个输入指标和2个输出指标的能效指标体系,如储能容量占比、分布式电源容量占比、母线电压合格率等。建立了一套适用于400V直流配电系统指标参考基准值,通过数据计算指标贡献度,修正指标权重,将层次分析法、灰色关联分析法(GRAP),与数据包络法(DEA)组合构成新型综合评价模型。首先,利用GRAP归一化原始数据；其次,分析仿真数据,运用多维函数偏导数方法获得指标贡献度,再结合AHP计算指标最终权重,作为统一基准下不同决策单元(DMU)的权向量；最后利用DEA获得DMU综合能效分值。参考部分工程数据及仿真数据,模拟了3个DMU的原始数据,进行了算例分析,分析结果验证了指标体系和综合评估模型的有效性和实用性。
【图文】：

示意图,原理,示意图,电解液

正负离子向两电极运动，由此产生电容效应。由于EDLC小于物理电容器，其容量也相应比物理电容器大很多，其极材料的有效比表面积。EDLC充电时，电解液中的阴阳力作用下聚集于两电极表面，形成双电层；放电时，阴阳，返回到电解液中，原理示意图如图2-1。,?,充电器

波形,储能系统,支路电流,被动式

串联电阻为0.25C2;负载电阻为lOOfl;负荷波动周期为Is,占空比为50%。利用上述参数仿真，各支路电流波形如图2-12所示。负疲屯流超级电奔支路电流1 9「 ——-蓄电池支路屯流■mw0.2 i i I I i0 2 t 6 8 10时间/S图2-12被动式混合储能系统各支路电流波形由图可知，在负荷波动期间，超级电容支路承担了 90%的电流负荷，，而电池电流为10%。且超级电容对负荷波动能快速反应，为系统提供功率支撑，不仅保障系统安全可靠运行，而且使蓄电池放电电流较小，降低了电池损耗，延长了其使用寿命。2.5充放电控制策略为方便充放电控制策略设计，根据文献[71],将超级电容与蓄电池等效为理想电容器与电阻串联构成。拟采用电流内环与电压外环控制策略[72]，屯流内环主要实现对充电电流的控制，以及提高系统反应能力。储能系统充电时，DC/DC变流器工作于Buck状态
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM53;TM721.1

【参考文献】