超导磁混合储能在风力发电系统中的研究

发布时间：2021-01-06 23:03

　　近年来,风力发电系统的不稳定性和难以预测的特性,给供电系统带来严重的功率波动,更会导致系统不稳定,并给国民生产带来极大挑战。配置适当的储能装置,可使功率因数低、振荡大、不稳定的可再生能源变成具有较高价值的电能产品,能源高效利用的同时提高电网消纳风电的能力、缓解新能源发电给电网带来的诸多不利影响。超导磁储能（Superconducting Magnetic Energy Storage,SMES）能够对电力系统中的功率波动进行补偿,在靠近故障点处主动致稳,提高供电系统的可靠性。SMES与目前现有的储能技术相比,具有灵活的四象限功率输出、转换效率极高、毫秒单位的响应时间等方面的优势。但由于使用超导带材,且须工作在深冷设备的低温环境中,相比其他储能成本昂贵,限制了其在分布式能源中的应用。混合储能技术则为更低的成本与更好的性能带来了新的解决方案。混合储能（Hybrid Energy Storage System,HESS）是功率型储能技术与容量型储能技术优势的融合,协调控制不同的储能设备使其在不同的电能特性中发挥各自优势,同时实现响应迅速、功率大、容量充足、协调性好的电能管理。应用于分布式风力... 

【文章来源】：兰州交通大学甘肃省

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文研究背景及意义
    1.2 储能系统
    1.3 混合储能技术
    1.4 混合储能系统及控制策略研究现状
    1.5 论文的主要研究内容
2 超导磁混合储能系统设计
    2.1 超导磁储能系统工作原理及应用特点
    2.2 超导磁混合储能系统
    2.3 多种储能技术比较及混合方式优势分析
        2.3.1 超级电容器
        2.3.2 镍氢电池
        2.3.3 锂离子电池
        2.3.4 钠硫电池
        2.3.5 液流电池
        2.3.6 铅酸蓄电池
        2.3.7 超导磁混合储能系统结构设计
    2.4 超导磁-蓄电池混合储能系统建模
        2.4.1 超导磁混合储能系统结构设计
        2.4.2 超导磁储能系统建模
        2.4.3 铅酸蓄电池建模
        2.4.4 超导磁混合储能系统建模
    2.5 小结
3 超导磁混合储能系统控制策略设计
    3.1 混合储能控制策略研究现状
    3.2 自抗扰控制技术
    3.3 超导磁混合储能系统的自抗扰控制器设计
        3.3.1 二阶跟踪微分器设计
        3.3.2 三阶扩张状态观测器设计
        3.3.3 非线性状态误差反馈律设计
    3.4 超导磁混合储能系统的自抗扰综合控制策略设计
        3.4.1 超导磁混合储能系统的双闭环控制方案
        3.4.2 超导磁混合储能系统的内外环自抗扰控制方案
    3.5 小结
4 两级级联式超导磁混合储能结构的物理场仿真验证
    4.1 COMSOLMultiphysisc多物理场仿真特性
    4.2 混合储能设备多物理场模型建立与仿真设计流程
    4.3 超导磁储能设备三维模型建立与仿真
        4.3.1 超导磁储能设备几何模型建立
        4.3.2 添加模型的材料属性
        4.3.3 主要约束边界方程式
        4.3.4 多规格网格剖分
        4.3.5 研究步骤
        4.3.6 仿真结果与分析
    4.4 蓄电池三维模型建立与仿真
        4.4.1 添加三维蓄电池的材料属性
        4.4.2 三维蓄电池各单元主要方程式
        4.4.3 多物理场耦合
        4.4.4 三维蓄电池网格剖分
        4.4.5 仿真结果与分析
        4.4.6 使用SMES前后仿真结果与分析
    4.5 本章小结
5 两级级联式超导磁混合储能系统结合风力发电系统的仿真验证
    5.1 风力发电系统模型建立
    5.2 系统仿真参数
    5.3 超导磁混合储能系统工作模式分析
    5.4 超导磁混合储能系统充电模式仿真
        5.4.1 恒流充电模式
        5.4.2 恒压充电模式
    5.5 超导磁混合储能系统放电模式仿真
        5.5.1 并网工作模式仿真
        5.5.2 HESS放电—动态功率补偿
    5.6 小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]大规模储能技术及应用的研究进展[J]. 任丽彬,许寒,宗军,丁飞,刘兴江.  电源技术. 2018(01)
[2]蓄电池-超级电容混合储能系统放电控制策略[J]. 尚彤,崔学深,徐明荣,钱迪,郑会.  电源技术. 2017(04)
[3]太阳能光热发电并网运行及优化规划研究综述与展望[J]. 杜尔顺,张宁,康重庆,苗淼.  中国电机工程学报. 2016(21)
[4]考虑蓄电池使用寿命的混合储能容量优化配置方法[J]. 胡路苹,胡子杰,张震,郑建勇.  电器与能效管理技术. 2016(16)
[5]能源互联网风险评估研究综述（一）:物理层面[J]. 丁一,江艺宝,宋永华,郭创新,金文德,张利军.  中国电机工程学报. 2016(14)
[6]混合储能在风光互补微网中的控制策略[J]. 张蕴昕,孙运全.  电力系统保护与控制. 2015(21)
[7]微网暂态稳定性研究[J]. 帅智康,邹福筱,涂春鸣,沈征.  电力系统自动化. 2015(16)
[8]一种适用于微电网混合储能系统的功率分配策略[J]. 蒋玮,周赣,王晓东,杨永标.  电力自动化设备. 2015(04)
[9]微电网中混合储能模糊自适应控制策略[J]. 熊雄,王江波,杨仁刚,叶林.  电网技术. 2015(03)
[10]考虑储能电池SOC状态的风电场功率波动抑制控制[J]. 王晓东,张磊,姚兴佳,刘颖明,李丽霞.  电源学报. 2014(02)

硕士论文
[1]超导磁储能系统用电压型变流器系统研究[D]. 蒋连钿.华中科技大学 2013
[2]超导磁储能系统及其在风电并网系统中的应用研究[D]. 权博.天津理工大学 2011



本文编号：2961409