混合储能光伏并网系统的能量管理策略
发布时间：2020-09-12 09:28
由于全球环境与资源枯竭等问题越来越严重,提高新能源利用率、提高分布式新能源参与电网调度的能力已逐渐成为一个热门话题。光伏发电,尤其是并网运行方式,已经成为全世界新能源发电中非常重要的组成部分。然而,随着越来越多的分布式发电并入系统,传统电网面临的各种考验也与日俱增。由于光伏电站输出以及负载变化具有随机性,因此需要设法提高光伏阵列出力预测的精确性,以增强光伏发电参与电网调度的能力。为此,本文针对含有混合储能设备的光伏并网系统提出了一种能量管理策略。混合储能光伏发电系统能量流调节可以分为光伏阵列的全局最大功率跟踪(GMPPT)控制、并网逆变器控制以及混合储能设备的充放电控制。为减少弃光,本文设计了一种基于粒子群算法的两阶段扰动观察法来保证光伏阵列一直运行于全局最大功率点。文中混合储能设备采用能量密度特性突出的蓄电池和功率密度特性突出的超级电容器(SC)组合而成。混合储能系统主要用来平衡直流母线处的功率,其中蓄电池用于平衡稳态功率分量,超级电容器则通过处理功率暂态分量来达到延长蓄电池寿命的目的。两种储能设备都采用双向DC/DC变换器和母线相接,这可以使系统控制更加方便。为了更好地补偿直流母线两端的功率差额,本文提出了一种蓄电池与超级电容器之间的充放电电流分配规则,规则中关键参数由模糊控制进行调节。该控制策略可以减小蓄电池的峰值电流和动态应力,而且能够始终保持超级电容器的荷电常数不超过上限与下限。同时,由于超级电容器内阻远比蓄电池小且所提出控制方法中其利用率较高,系统的整体损耗也有所降低。最后,并网电能质量与直流母线电压的调节由并网逆变器的双环控制进行保证。针对混合储能光伏发电并网系统与所提出的能量管理策略,本文最后使用MATLAB/Simulink仿真实验进行了可靠性验证。仿真实验的结果表明,在各个环节控制策略的配合下,整个系统光伏利用率高,可按照调度要求向并网点输送高质量电能,且储能设备发挥自身功能的同时能够得到充分保护。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM615
【部分图文】：
对我国来说，经济快速增长所造成的污染现象也逐渐明显。如今低碳发展己逡逑经成为全世界的共识，因节能减排导致经济发展中缺少的能源必须由新能源进行逡逑补充。图１－１为截止２０５０年前我国的能源结构目标。逡逑７０邋逦逦逦逡逑６０邋逦逦逦逦—＃邋６５逡逑３５逡逑３０逡逑２０逦搆－４各．４——一一—lx－＇，１？逦逦一邋逦逦２０逡逑１0逦；！：ｓ：：：：：：：：：；：＾：＾Ｓ＾＝＝巧逡逑０逡逑２０１５逦２０２０逦２０３０逦２０５０逡逑一？一能源消费总量Ｕ乙吨标准煤）逦煤炭占比（％）逡逑－？－（Ｉ油Ａ比（％）逦逦人然气々比（％邋Ｊ逡逑一＾一非化石能源占比＜邋％）逡逑图１－１邋２０５０年前我国能源结构Ｒ标逡逑目前，我国迫切需要改变能源结构体系，坚持绿色发展。只有这样才可能解逡逑决我们经济和社会发展过程中遇到的各种困难，保证人类社会的稳步前进与持久逡逑发展⑴。逡逑１逡逑
的帮助［２＿３］。随着光伏组件相关的各项新技术进一步面世，光伏发电的效率将进逡逑一步提升，发电成本也将逐年下降，再加上各种相关补贴文件的落实，相信未来逡逑光伏发电必将取得进一步推广。图１－２为我国近几年光伏发电发展情况。逡逑＇无枯竭危险逡逑储量丰富逡逑ｒ逦优势逦＾逡逑安全无污染逡逑成本相对低廉逡逑光伏发电１逡逑稳定性低逡逑－逦劣势逦＜逦可靠性低逡逑能量密度低逡逑图１－３光伏发电优缺点逡逑图１－３为光伏发电的特点，独立式与并网式光伏发电分别具有不同优缺点，逡逑各自适用环境也有较大差异。逡逑独立式系统直接接交、直流负载，一般装设有储能设备。它通常应用于大电逡逑网覆盖范围边缘的地区，用于解决最基本的供电问题。由于具有结构较为简单、逡逑使用的配套电力电子设备较少、成本相对低廉、运行维护相对简单等方面的优点，逡逑独立式系统的运用也比较广泛。但是它也存在着管理不方便、供电不稳定、供电逡逑２逡逑
逡逑数量不足的缺点，有被并网式光伏系统逐渐取代的趋势。图１－４是一种常见的独逡逑立式光伏系统。逡逑逦逦充电控制器逡逑光伏阵列逦Ｉ直灥w义洗⒛苌璞稿义贤迹保炊懒⑹焦夥低冲义喜⑼焦夥⒌缦低惩ü氪蟮缤牧悼梢圆斡氲缤鞫龋谟行┑厍哄义暇晌舜车缤豢商娲囊徊糠郑郏矗荨＝昀矗夥低车姆⒌缌勘涞梅浅４螅义舷喙氐缌Φ缱由璞傅某杀救粗鹉杲档汀Ｌ乇鹪谧吧璐⒛苌璞负螅淇梢愿ㄖ蟮珏义贤泄芾恚⑼笏吹睦蠹壕鸾タ梢悦植垢郊拥缌Φ缱由璞杆腻义戏延秘怠俊ｅ义希保保彻夥⑼目佳殄义纤孀拍茉锤锩闹鸩椒⒄梗澜绲缙潭然嵩嚼丛礁撸履茉捶⒌缦喙丶煎义鲜跷侍庖步岬玫浇徊酵黄疲郏叮荩澜缒茉聪训缙潭热缤迹保邓尽ｅ义希皴邋五危矗埃跺危矗保村危矗玻冲义锨箦危常罚峰危常福村危常梗跺
本文编号：2817461
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM615
【部分图文】：
对我国来说，经济快速增长所造成的污染现象也逐渐明显。如今低碳发展己逡逑经成为全世界的共识，因节能减排导致经济发展中缺少的能源必须由新能源进行逡逑补充。图１－１为截止２０５０年前我国的能源结构目标。逡逑７０邋逦逦逦逡逑６０邋逦逦逦逦—＃邋６５逡逑３５逡逑３０逡逑２０逦搆－４各．４——一一—lx－＇，１？逦逦一邋逦逦２０逡逑１0逦；！：ｓ：：：：：：：：：；：＾：＾Ｓ＾＝＝巧逡逑０逡逑２０１５逦２０２０逦２０３０逦２０５０逡逑一？一能源消费总量Ｕ乙吨标准煤）逦煤炭占比（％）逡逑－？－（Ｉ油Ａ比（％）逦逦人然气々比（％邋Ｊ逡逑一＾一非化石能源占比＜邋％）逡逑图１－１邋２０５０年前我国能源结构Ｒ标逡逑目前，我国迫切需要改变能源结构体系，坚持绿色发展。只有这样才可能解逡逑决我们经济和社会发展过程中遇到的各种困难，保证人类社会的稳步前进与持久逡逑发展⑴。逡逑１逡逑
的帮助［２＿３］。随着光伏组件相关的各项新技术进一步面世，光伏发电的效率将进逡逑一步提升，发电成本也将逐年下降，再加上各种相关补贴文件的落实，相信未来逡逑光伏发电必将取得进一步推广。图１－２为我国近几年光伏发电发展情况。逡逑＇无枯竭危险逡逑储量丰富逡逑ｒ逦优势逦＾逡逑安全无污染逡逑成本相对低廉逡逑光伏发电１逡逑稳定性低逡逑－逦劣势逦＜逦可靠性低逡逑能量密度低逡逑图１－３光伏发电优缺点逡逑图１－３为光伏发电的特点，独立式与并网式光伏发电分别具有不同优缺点，逡逑各自适用环境也有较大差异。逡逑独立式系统直接接交、直流负载，一般装设有储能设备。它通常应用于大电逡逑网覆盖范围边缘的地区，用于解决最基本的供电问题。由于具有结构较为简单、逡逑使用的配套电力电子设备较少、成本相对低廉、运行维护相对简单等方面的优点，逡逑独立式系统的运用也比较广泛。但是它也存在着管理不方便、供电不稳定、供电逡逑２逡逑
逡逑数量不足的缺点，有被并网式光伏系统逐渐取代的趋势。图１－４是一种常见的独逡逑立式光伏系统。逡逑逦逦充电控制器逡逑光伏阵列逦Ｉ直灥w义洗⒛苌璞稿义贤迹保炊懒⑹焦夥低冲义喜⑼焦夥⒌缦低惩ü氪蟮缤牧悼梢圆斡氲缤鞫龋谟行┑厍哄义暇晌舜车缤豢商娲囊徊糠郑郏矗荨＝昀矗夥低车姆⒌缌勘涞梅浅４螅义舷喙氐缌Φ缱由璞傅某杀救粗鹉杲档汀Ｌ乇鹪谧吧璐⒛苌璞负螅淇梢愿ㄖ蟮珏义贤泄芾恚⑼笏吹睦蠹壕鸾タ梢悦植垢郊拥缌Φ缱由璞杆腻义戏延秘怠俊ｅ义希保保彻夥⑼目佳殄义纤孀拍茉锤锩闹鸩椒⒄梗澜绲缙潭然嵩嚼丛礁撸履茉捶⒌缦喙丶煎义鲜跷侍庖步岬玫浇徊酵黄疲郏叮荩澜缒茉聪训缙潭热缤迹保邓尽ｅ义希皴邋五危矗埃跺危矗保村危矗玻冲义锨箦危常罚峰危常福村危常梗跺
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