风力发电系统与储能装置协调控制研究

发布时间：2017-07-25 21:20

  本文关键词：风力发电系统与储能装置协调控制研究

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【摘要】：风能、太阳能等绿色能源发电对实现低碳经济、节能环保具有重大的意义,但受自然条件的影响,风能往往具有很强的随机性、间歇性和波动性,从而引起风力发电系统输出功率的不规律波动,大规模的风电并网将会对电网产生诸多不利影响。因此,研究如何平抑风电功率波动对于风电大规模开发利用具有显著的现实意义。本文开展了关于风力发电系统与储能装置协调控制的研究,在选取不同类型储能装置进行风电功率平抑时,既采用模糊控制算法实现储能系统内部的协调控制,完成补偿功率在不同储能装置间的优化分配,同时也将根据储能系统剩余容量状态,调节风机桨距角,实现风力发电系统与储能系统之间的协调与控制,从而确保风储联合系统在安全稳定运行的前提下,实现风电功率的良好平抑。本文的具体研究内容如下：1、分析了双馈风机工作原理,建立了风力发电系统的数学模型,研究了最大风能追踪控制,采用模拟风速研究风能随机性对风力发电的影响。理论分析风电功率波动对电网尤其对电网电压的影响。2、设计一种混合储能系统平抑风电输出功率波动的控制策略,储能系统由功率型和能量型储能装置组成。本文提出采用移动平均值算法计算风电输出期望功率,从而确定风电功率平抑目标,再分别设计蓄电池和超级电容器的控制策略,使经储能装置补偿后的风电功率波动性和平滑度大为改善。3、提出一种基于蓄电池荷电状态反馈的可变滤波算法,实现储能系统内部的协调控制。采用迈达尼(Mamdani)型模糊控制器改变低通滤波器时间常数；考虑到滤波器的延迟效应,再利用高木关野(Takagi-Sugeno)型模糊控制器调整蓄电池补偿参考功率值。该控制策略可以优化功率分配,保障蓄电池工作安全,延长其使用寿命。4、提出一种风力发电系统与储能系统的协调控制策略。该控制策略建立一种分析、判断、协调机制,根据实时采集到的储能系统工作状态量,协调储能系统的接入或切除以及风机桨距角调节系统的启动或停止。本文所提协调控制策略在保障风电功率平抑效果的前提下,也保证了风电系统与储能系统各自运行的稳定性和安全性。
【关键词】：风电功率波动 平抑 储能系统 可变滤波 协调控制
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题背景和研究意义8-10
• 1.2 课题研究现状10-15
• 1.2.1 风力发电技术现状10-11
• 1.2.2 风电并网对电网产生的影响11-12
• 1.2.3 储能技术发展现状12-14
• 1.2.4 风电功率平抑研究现状14-15
• 1.3 本文主要工作15-16
• 第二章 风力发电系统分析与建模16-31
• 2.1 引言16
• 2.2 风力发电机工作原理及建模16-25
• 2.2.1 双馈电机工作原理16-18
• 2.2.2 风力机模型18-20
• 2.2.3 双馈感应电机模型20-24
• 2.2.4 变换器模型24-25
• 2.3 最大风能追踪25-26
• 2.4 风电功率仿真与分析26-28
• 2.5 风电功率波动对电网影响分析28-29
• 2.6 本章小结29-31
• 第三章 储能装置平抑风电功率波动策略研究31-45
• 3.1 引言31
• 3.2 混合储能系统设计31-36
• 3.2.1 蓄电池模型31-33
• 3.2.2 蓄电池控制策略33-34
• 3.2.3 超级电容器模型34-35
• 3.2.4 超级电容器控制策略35-36
• 3.3 储能平抑风电功率波动控制策略36-41
• 3.3.1 移动平均值算法37-38
• 3.3.2 低通滤波器38-40
• 3.3.3 储能平抑风电功率波动控制策略40-41
• 3.4 仿真验证41-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 基于可变滤波算法的储能装置协调控制研究45-58
• 4.1 引言45
• 4.2 模糊控制45-48
• 4.2.1 模糊控制理论45-46
• 4.2.2 模糊控制器选择46-48
• 4.3 基于可变滤波算法的储能协调控制策略研究48-54
• 4.3.1 协调控制策略设计48-49
• 4.3.2 模糊控制器设计及算法流程49-54
• 4.4 仿真验证54-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 风力发电系统与储能装置协调控制研究58-68
• 5.1 引言58
• 5.2 双馈风机的基本运行控制策略58-60
• 5.3 风电与储能系统的协调控制策略60-64
• 5.3.1 协调控制机理分析60
• 5.3.2 协调控制策略60-64
• 5.4 仿真验证64-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第六章 结论与展望68-70
• 6.1 结论68-69
• 6.2 展望69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-75
• 附录 攻读硕士学位期间参与科研项目及科研成果75
• 科研项目75
• 科研成果75

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本文编号：573325