风光储微电网储能优化控制策略

发布时间：2020-06-17 07:47

【摘要】：风力发电和光伏发电大规模接入电网一方面缓解了能源不足问题,另一方面也给电网带来了功率波动、调度困难、可靠性降低等诸多问题。为了解决上述问题,电力储能在可再生能源发电系统中的应用以及相应的控制策略逐渐成为了日前社会研究的热点。本文主要探索混合储能系统在电力系统应用的价值,以利用混合储能平抑风光联合发电输出功率的波动和跟踪风光联合发电的计划为例,研究了对应的控制策略及相关算法,通过控制储能系统输出功率,使风光储微电网满足输出功率的波动指标要求和较好的跟踪电站发电计划;实现服务于电力系统调度、减轻可再生能源发电对电网的影响、提高电力系统运行的稳定性的目的。针对应用储能系统解决风光联合型微电网功率波动性的问题,首先通过探究常见电力储能的动态响应选取了超级电容和铅酸蓄电池作为混合储能系统的构成元件,然后提出了一种基于混合储能电池荷电状态(SOC,State of Charge)分级优化的平抑波动的控制策略,兼顾功率型储能器件与能量型储能器件的优势,设计了优化控制层和协调控制层两级平抑的自适应能量管理系统,结合了超级电容器与蓄电池SOC状态的分级反馈控制,一方面大大降低了原始的风光联合发电输出功率的波动,另一方面还实现了蓄电池在合理范围内的出力,减小了蓄电池的损耗。最终通过算例仿真进行了验证。针对应用储能系统解决跟踪风光联合型微电网发电计划的问题,首先利用线性外推移动平均算法实时递推预测风光联合发电的输出功率,其次通过在控制系统中设置储能协调控制层反馈模块,从而实现储能系统的实时发电控制。最终通过合成风光发电的原始输出功率与储能系统的实时出力,实现跟踪发电的目的。通过MATLAB/SIMULINK分别对比了本文的线性外推移动平均算法与传统的线性趋势外推算法,证明了本文算法可以提高风光发电超短期预测的准确率与合格率。另一方面对比了传统的实测功率曲线与本文优化算法的合成输出曲线,证明了基于本文算法的跟踪出力效果更接近发电系统的计划曲线。
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM614
【图文】：

永磁同步,风机

最终输送到发电机完成风力发电。而直驱永磁同步风力发电机由于具有效率高、噪音低、寿命长，逡逑机组体积小等诸多优点，被广泛用于风力发电系统中。图２－１所示为直驱永磁同步风机的拓扑结逡逑构。其中风机从空气流中获得的输出功率由方程式组２－丨可以得到［４２４１：逡逑Ｐ＾ｌ－ｐＡ＾Ｃｐ｛Ａ，Ｐ）逡逑Ａ邋＝邋ｔｔＲ２逡逑１１６逡逑＜邋Ｃｐ（Ａ，ｊ３）＾０．２２（—－０．４ｊ３－５）ｅ邋＾逦（２－１）逡逑ｖ逡逑１邋＿逦１逦０．０３５逡逑Ａ，邋￣邋Ａ邋＋邋０．０８Ｊ３邋ｐｚ邋＋邋＼逡逑式中：ｄ为桨叶扫略面积（ｍ２）；邋ｐ为空气密度（ｋｇ／ｍ３）；邋■＾为风机桨叶半径（ｎｉ）；邋Ｖ为逡逑风速（ｍ／ｓ）；邋Ｃｐ为贝兹风能利用系数，表征风力机的风能捕获能力，其理论最大值为１６／２７：逡逑Ａ为叶尖速比；／？为桨距角（。）；为转子角速度（ｒａｄ／ｓ）。逡逑

曲线,风力发电,风机,输出功率

逦￣＾ｖ逡逑图２－２风力发电输出功率的特性曲线逡逑图２－２为风力发电输出功率的特性曲线，其中ＶＣ，为风机切入速度；ｖｒ为风机额定风速；ｖｃ。逡逑为风机切出风速；Ｐｒ为风机额定输出功率。由图２－２可以得到风机输出功率与风速之间的分段函逡逑数邋２－２：逡逑０逦ｖ邋＜邋ｖｃ＾Ｌｖ邋＞邋ｖｃｏ逡逑Ｐ邋＝邋＇逦ｖｃｉ＜ｖ＜ｖｒ逦（２－２）逡逑Ｐｒ逦ｖｒ＜ｖ＜ｖｃｏ逡逑２．邋２光伏发电的组成及特性逡逑光伏发电系统是利用光伏组件方阵及蓄电池组等辅助设备将太阳的辖射能转化为电能的系逡逑统［４４］。其中光伏组件方阵是光伏发电系统的核心器件，它是由大量的光伏电池组合在一起形成的。逡逑单个的光伏电池的等效电路模型如图２－３所示：逡逑Ｉ逡逑逦邋１邋—邋□——°逡逑个逦Ｒｓ逡逑Ｉｐｈ逦Ｉｄ、，逦Ｉｓｈ、，逡逑ｂ邋＇＇邋ｎ邋ＲＳｈ逦ｖ0ｃ逡逑逦逦逦0逡逑图２－３光伏电池等效电路模型逡逑图２－３中Ｕ为光生电流，当光照强度和光伏电池面积一定时，其可等效为恒定电流源；

【参考文献】