分布式控制储能系统功率平抑策略研究

发布时间：2020-09-01 17:56

　　 随着能源局势愈发紧张,传统化石能源的逐渐枯竭迫使人类加快对新能源的开发。海洋中蕴藏着丰富的波浪能量,波浪能是清洁的可再生能源,开发海洋波浪能对缓解当前能源紧张局势具有重要意义。由于波浪的随机性,波浪能发电功率的波动将会对电网产生冲击,可运用储能系统对波浪能发电功率进行平抑。在当前国家推动电动汽车退运电池的回收与再利用的背景之下,将退运后的梯次电池运用于波浪能发电的功率平抑中有助于降低储能系统的成本。但梯次电池的不一致性将使梯次电池的容量利用率低,储能系统容量的不足将使波浪能的平抑效果大打折扣。借助电力电子装置实现梯次电池间柔性成组可有效解决梯次电池不一致性带来的容量利用率低的问题,使柔性成组储能系统具有与全新电池的储能系统相同的波浪能平抑能力。首先,根据波浪能发电装置原理及波浪能发电装置特点,.分析波浪能发电系统输出功率特性及波动情况。提出运用储能系统对波浪能发电系统进行功率平抑的基本结构,并介绍其基本原理。其次,制定了波浪能平抑效果评价标准,针对波浪能发电功率特性,在波浪能-储能联合发电系统中采用基于滤波算法的平抑策略,利用储能系统将波浪能输出功率的高频波动吸收,使波浪能发电功率波动得到平抑。在基于滤波算法的平抑策略基础之上,将储能系统当前状态作为平抑策略的考虑因素,以此对平抑策略进行优化,使储能系统经过一个平抑周期后,SOC可以回到中值位置附近,增强储能系统的连续工作能力,并给出仿真验证。最后,为将梯次电池运用于波浪能平抑工作,采用半桥级联储能系统对梯次电池进行分布式差异化控制。针对其工作特性,对工程化半桥级联储能系统装置进行实物硬件设计,并以实物为基础,根据波浪能发电平抑策略、级联储能系统特性以及梯次电池存在的问题,对半桥级联储能系统进行分层控制。在系统层面中对储能系统整体出力进行控制,在储能系统内部层面根据电池当前情况对整体功率进行分配,使储能系统在较好平抑波浪能功率波动的同时,提高了对梯次电池的容量利用率。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P743.2
【部分图文】：

逦＇逡逑波浪—ｖ５｜ｊ－Ｌ．第一级转换时—！第二级转换ｍ卜第三级转换Ｈ电ｎ式逡逑图２－１波浪能发电装置能量转换流程逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｗａｖｅ邋ｅｎｅｒｇｙ邋ｇｅｎｅｒａｔｏｒ邋ｅｎｅｒｇｙ邋ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑２．１．２邋波浪能发电装置分类逡逑波浪能发电的装置种类繁多，可分为：摆式消耗型波浪能发电装置、摆式截止逡逑型波浪能发电装置、漂浮式摆式消耗型波浪能发电装置、消耗型筏式波浪能发电装逡逑置、鸭型波浪能发电装置、振荡水柱式波浪能发电装置等等。但这些装置均是源于逡逑几种基本原理，ｇｐ：利用物体在波浪作用下的振荡和摇摆运动；利用波浪压力的变逡逑化；利用波浪的沿岸爬升将波浪能转换成水的势能等［３］。逡逑按照波浪能发电装置的固定形式、结构形式、能量传递形式和转换形式的不同逡逑而有多种分类方式，对常见的几种波浪能发电装置进行说明：逡逑振荡水柱式：柱式波浪能发电装置的基本原理如图２－２＾所示，它以空气为媒逡逑介，其装置内部的水柱会在波浪的冲击与起伏的作用下做上下的往复运动，由于水逡逑柱在装置内部不停地做活塞运动，致使水柱上方空间内的空气柱也进行上下往复逡逑的运动，空气穿过气室上方的气孔流经一个往复透平，进而将空气运动产生的动能逡逑转变为电能［２（）］。该类型的波浪能发电装置最大的优点是耐腐蚀性好

推摆式：推摆式波浪能发电装置的工作原理是依靠波浪的来回往复运动，装置的冲击摆板进行摆动，从而将波浪能量转换成机械能，同时摆轴再通过液置将机械能转化成液压能，最后驱动旋转电机发电。推摆式波浪能发电装置的摆板与海浪可以直接接触并且有较大的接触面积，因此可以有着较高的转化但是装置中间的能量转换机构维修和保养较为困难。逡逑直线电机式：直线电机式波浪能发电装置为直驱式波浪能发电装置，利用的上下浮动产生的波动驱动力驱动漂浮在海面上的浮子，浮子作为能量吸收套在直线发电机的动子之上，驱动直线发电机的动子上下往复运动，从而将转化为电能。直线电机式装置分为单浮子和双浮子两类。单浮子系统安装方合安装于浅海和沿海边缘；双浮子直驱式系统不受海面深浅与海域限制，可远岸的海域。图２＞４「７］为双浮子式直线电机式波浪能发电装置，该装置利用浮上下浮动带动直线发电机的动子也进行上下运动，通过切割磁力线，从而产生１｜￣转换器逡逑波浪，W、定子＾邋ｚ逡逑

２－３振荡浮子式波浪能发电装置原理示意图逡逑ａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ邋ｆｌｏａｔ邋ｗａｖｅ邋ｐｏｗｅｒ邋ｇｅｎｅｒａｔｉ波浪能发电装置的工作原理是依靠波浪的摆动，从而将波浪能量转换成机械能，同压能，最后驱动旋转电机发电。推摆式波接触并且有较大的接触面积，因此可以转换机构维修和保养较为困难。逡逑线电机式波浪能发电装置为直驱式波浪能动驱动力驱动漂浮在海面上的浮子，浮子之上，驱动直线发电机的动子上下往复机式装置分为单浮子和双浮子两类。单浮边缘；双浮子直驱式系统不受海面深浅与「７］为双浮子式直线电机式波浪能发电装置，电机的动子也进行上下运动，通过切割磁￣转换器逡逑

【参考文献】

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1 孙庆;吴战宇;沙树勇;周寿斌;;充电SOC对磷酸铁锂电池寿命的影响[J];中国自行车;2015年11期

2 盛松伟;张亚群;王坤林;叶寅;游亚戈;;鹰式波浪能发电装置发电系统研究[J];可再生能源;2015年09期

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本文编号：2810065