混合储能系统的控制策略与容量优化研究

发布时间：2017-08-11 10:27

  本文关键词：混合储能系统的控制策略与容量优化研究

  更多相关文章： 风电波动 混合储能系统 SOC反馈控制 储能容量 粒子群算法

【摘要】：近年来,随着风力发电技术的不断成熟和快速发展,风电并网对电网的影响也日益受到关注。风能具有清洁、高储量等优点,成为目前最具大规模开发利用潜力的能源。但是由于风电功率具有波动性和间歇性的特点,使得风电并网给电网带来了电能质量,系统可靠性等一系列问题。而储能系统则是有效平抑风电功率波动,提高风电利用率的有效途径,成为研究热点。在此背景下,本文从风电功率波动,储能技术介绍,混合储能系统控制策略以及储能系统容量优化配置等方面进行了研究,主要研究内容如下：首先,本文对风电功率波动进行了研究分析,结合国家风电并网标准,以实际风电场数据为基础,从波动极值以及概率的角度分析了风电功率波动情况。结果表明风电输出功率的1min波动量不满足国家风电并网标准而10min波动量满足并网标准,且1min波动量在小波动值范围概率分布较大,从而验证了平抑风电功率波动的必要性。介绍了目前技术成熟的几种储能技术,并从工作原理以及各类技术性角度对各种储能技术进行分析,结合各类储能介质的优缺点验证了单一储能介质的局限性,为混合储能系统的引入提供了实证基础。然后,本文提出了一种基于储能系统荷电状态(State of Charge, SOC)反馈控制的储能系统控制策略。该策略在保证风电平抑效果的前提下,根据储能的荷电状态来调整期望输出功率,从而达到优化储能系统运行状态,避免深充深放的目的。对于混合储能系统,提出了采用滑动滤波原理对储能系统总功率进行高低频分解,并将分解出来的高低频功率作为蓄电池和超级电容器的初始充放电功率,并利用蓄电池的SOC进行反馈调整。然后提出了综合考虑蓄电池和超级电容器荷电状态的二次调整策略来优化超级电容器的运行状态。通过算例验证,该控制策略很好的优化了混合储能系统的运行状态。最后,本文提出了一种针对蓄电池-超级电容器的混合储能系统的容量优化配置方法。该方法综合考虑平抑效果与储能容量成本之间的对立关系,同时引入风电场的弃风能量与平抑功率不足的影响,以经济性指标作为目标函数建立了基于蓄电池和超级电容器的混合储能系统的容量优化模型。该目标函数由储能系统基础成本和运行成本构成,分别反映了储能系统的购买、0安置费用以及在平抑风电功率波动过程中不合理运行状态所对应的经济性成本。结合功率和能量等约束条件构建了优化模型。应用粒子群算法进行求解验证。最后采用了风功率波动量、风电功率输出偏差率以及SOC合理比例范围三种评价指标对结果进行分析。仿真结果验证了该方法的有效性和可行性。
【关键词】：风电波动 混合储能系统 SOC反馈控制 储能容量 粒子群算法
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912;TM53;TM614
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 课题研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外风力发电发展现状13-17
• 1.2.1 全球风力发电发展现状13-16
• 1.2.2 中国风力发电发展现状16-17
• 1.3 国内外的研究现状17-19
• 1.3.1 风电功率波动及其对电网的影响17
• 1.3.2 储能系统控制策略的研究17-18
• 1.3.3 储能系统容量优化配置的研究18-19
• 1.4 本文的研究内容19-22
• 第2章 风电功率波动研究及储能技术22-30
• 2.1 风电功率波动指标及风电波动分析22-25
• 2.1.1 风功率波动指标及并网标准22-23
• 2.1.2 风功率波动量分析23-25
• 2.2 储能技术25-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第3章 基于SOC反馈控制的混合储能系统控制策略30-56
• 3.1 混合储能结构及分析30-34
• 3.1.1 混合储能系统介绍及充放电分析30-32
• 3.1.2 低通滤波器介绍32-34
• 3.2 基于SOC反馈的控制策略34-41
• 3.2.1 SOC反馈控制策略34-36
• 3.2.2 算例分析36-41
• 3.3 混合储能系统的功率分配策略41-49
• 3.3.1 滑动平均值滤波42-43
• 3.3.2 混合储能系统的SOC反馈控制43-45
• 3.3.3 混合储能系统的功率二次调整45-49
• 3.4 算例分析49-54
• 3.5 本章小结54-56
• 第4章 混合储能系统容量优化配置方法56-72
• 4.1 引言56-57
• 4.2 储能容量优化模型57-63
• 4.2.1 目标函数57-61
• 4.2.2 约束条件61-62
• 4.2.3 评价指标62-63
• 4.3 求解方法63-66
• 4.3.1 算法介绍63-64
• 4.3.2 算法流程64-66
• 4.4 算例分析66-71
• 4.4.1 数据及参数选择66
• 4.4.2 结果分析66-71
• 4.5 本章小结71-72
• 第5章 总结与展望72-74
• 5.1 总结72-73
• 5.2 展望73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-80
• 攻读硕士学位期间取得的成果80-81
• 学位论文评阅及答辩情况表81

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6 ;德国拟大力推动光伏储能系统开发[J];储能科学与技术;2013年02期

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8 施国权;;也议储能制动及其设想[J];节能;1988年12期

9 吴国荣;李志强;王思耕;鹿怀骥;;化学储能功率转换系统的研究[J];电气传动;2013年08期

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3 王高军;曲群婷;赵娜红;吴宇平;;新型储能体系的探索[A];第二届中国储能与动力电池及其关键材料学术研讨与技术交流会论文集[C];2007年

4 李木一;;储能系统提高新能源发电接入电网能力研究[A];2013电力行业信息化年会论文集[C];2013年

5 陈奕;张步涵;代晓康;毛承雄;赵爽;;微网中分布式储能系统的控制参数优化方法[A];湖北省电工技术学会、武汉电工技术学会2013年度学术年会、第五届“智能电网”暨“电机能效提升”发展论坛论文集[C];2013年

6 孙庆;何一;;光伏电站储能系统配置研究[A];第十三届中国科协年会第15分会场-大规模储能技术的发展与应用研讨会论文集[C];2011年

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本文编号：655617