独立微网中蓄电池充放电控制策略研究

发布时间：2020-04-06 00:25

【摘要】：21世纪,资源慌和环境问题推动着越来越多的科学工作者去探索新兴能源,许多工作者把目光投向了清洁可再生能源上,对太阳能、潮汐能、地热能的开发与利用成了争相研究的热点~([1])。截止2018年底,中国新能源发电量约占总发电量的28%,但是环境条件是限制清洁能源大规模利用的最大瓶颈,由于阴天、下雨、下雪、大风天气以及昼夜交替现象,导致清洁能源从一诞生起就存在这先天不足。本文研究的独立微网中蓄电池充放电控制策略是依托中国西南地区某国家示范工程,结合该地区特殊的地理环境,提出了以径流式水轮机作为微电网主要供电微源,以柴油发电机作为快速供电储备微源,以蓄电池作为快速协调微网暂态波动微源。蓄电池作为可持续利用的微源,通过控制蓄电池的瞬时出力,可以很好的解决微网电能质量差的问题。本文的主要工作如下:首先介绍了微网整体结构,论述了微网的三种不同工况,分别对径流式水轮机、柴油发电机和蓄电池进行理论分析,建立数学模型和仿真模型,并利用simulink对建立的仿真模型进行测试,使建立的仿真模型与实际设备外特性相吻合。其次介绍了微网的不同运行控制模式,对比不同控制模式,从理论上分析了各种控制模式的优缺点,并建立数学模型以及搭建仿真模型。通过分析微网三种工况下的三种微源的出力情况,初步选择了使用V/F控制策略,同时根据PQ和V/F联合控制策略提出了改进型PQ和V/F联合控制策略,并对改进型PQ和V/F联合控制策略重点阐述了改进原理。针对本课题特殊的供电方式,首次将PQ和V/F联合控制策略应用到此微网控制中。最后利用DIgSILENT和Matlab/simulink工具对建立的仿真模型进行了分析,对比了V/F控制策略和改进型PQ和V/F联合控制策略,得出了如果暂态调节时间是主要限制目标时,V/F控制策略暂态调节时间比改进型PQ和V/F联合控制策略减少了90%;如果暂态超调量是主要限制目标时,PQ和V/F联合控制策略暂态超调量比V/F控制策略减少了80%。本案例控制策略的选择是根据该案例中特殊的供电模式和三种不同工况下负荷对微网波动影响大小,为了满足微网供电稳定和电能质量高,采取了对比的方式,从两个控制策略中选择最优的控制策略。
【图文】：

2 独立微网结构分析与设计2 独立微网结构分析与设计本课题是依托西南某地区国家示范性工程而开展的研究，目的是旨根据当地实际情况，有效利用当地清洁能源和可再生能源，解决因本地大电网无法覆盖使本地居民用电不方便的问题。因当地水资源比较丰富，可以利用径流式水轮机不间断地提供电能，柴油发电机作为临时微源，在需要时紧急解决供给侧能量供应不足问题，蓄电池作为快速反应电源，通过控制策略稳定微网电压频率，提高微网电能质量。本章主要内容是针对独立微网仿真模型做理论基础的研究和数学建模，，包括蓄电池模型、柴油发电机模型、径流式水轮机模型。2.1 独立微网整体结构及工作原理

水轮机,网电压,削峰填谷,柴油发电机

持微电网电压频率的稳定，起到削峰填谷的作用；在负组不能够单独为负荷供电，此时柴油发电机可以补充水组通过整流逆变维持微网电能质量。蓄电池系统还可动中临时补充径流式水轮机单独发电不够的能量，当柴统维持微电网电压频率的稳定，起到削峰填谷的作用系统、柴油发电机、水轮机一起为负载提供电能，此能还要维持微电网电压频率的稳定，起到削峰填谷的作够高效稳定的工作。网系统包括柴油发电机、径流式水轮机、蓄电池组、PC线。如图 2-1 所示。机主供电荷比较轻，而且水轮机供电充足，蓄电池系统作为微电制器作为逆变器，维持微电网的稳定。功率流向如下图
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM912;TP273

【参考文献】