虚拟抽水蓄能电站运行控制系统设计与实现

发布时间：2017-04-14 01:07

  本文关键词：虚拟抽水蓄能电站运行控制系统设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在全球能源环境日趋紧张的背景下,可再生能源电力的发展已成为大势所趋。但是,可再生能源自身的随机性、间歇性与电力系统安全、优质的产品要求形成了尖锐的矛盾,而清洁、高效的大规模储能技术的引入无疑是重要的调和手段。虚拟抽水蓄能的概念在此背景下被提出,旨在研发一种可实现区域内电力自供自用与电力系统供需平衡调度调节相配合的清洁储能技术,实现储能效率的提高。本文所做的主要工作是以虚拟抽水蓄能概念为基础,搭建虚拟抽水蓄能电站及其控制平台。首先,通过对比等温压缩与绝热压缩两种气体压缩过程的效率、最大储能值以及温升效应,确定了电站气体压缩方式为等温压缩,并提出了基于等温运行方式的运行策略及运行控制方法。在此基础上,结合电站功能与需求分析,提出了运行控制系统的总体结构设计方案,设计了包括总控单元、变频器直线电机单元、水轮发电机单元、液压活塞缸控制单元以及配套传感器、空压机、马达、阀门等结构在内的PLC控制系统。最后,结合PLC自动控制程序的功能以及所采集的传感测量信息,设计了基于Vijeo Designer软件平台的电站触摸屏(HMI)运行监控系统,借助现场总线与Modbus协议完成了HMI与PLC控制器的通讯,实现了电站实验系统上位机与设备级的综合自动化。最终的运行结果表明,虚拟抽水蓄能方案可实现稳定运行。
【关键词】：电力储能 虚拟抽水蓄能 压缩空气储能 PLC控制 运行监控
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV736;TV743
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 大容量储能技术发展概述10-13
• 1.2.1 抽水蓄能技术综述11
• 1.2.2 压缩空气储能技术综述11-13
• 1.3 国内外研究现状13-14
• 1.4 本文的主要研究内容14-15
• 第2章 虚拟抽水蓄能电站运行原理与结构设计15-29
• 2.1 引言15
• 2.2 虚拟抽水蓄能系统结构设计15-20
• 2.2.1 虚拟抽水蓄能系统基本结构15-17
• 2.2.2 气水能量交换单元实现方案17-19
• 2.2.3 虚拟抽水蓄能电站系统总体方案设计19-20
• 2.3 虚拟抽水蓄能系统运行原理20-28
• 2.3.1 气体压缩过程分析20-24
• 2.3.2 水活塞装置实现等温压缩的方案24-26
• 2.3.3 虚拟抽水蓄能系统运行策略26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 基于PLC的虚拟抽水蓄能电站运行控制系统设计29-48
• 3.1 引言29
• 3.2 可编程逻辑控制器(PLC)与开发软件简述29-32
• 3.2.1 可编程逻辑控制器PLC选型与性能分析29-31
• 3.2.2 Somachine软件31-32
• 3.3 虚拟抽水蓄能电站控制系统需求分析与方案设计32-35
• 3.3.1 虚拟抽水蓄能电站控制系统功能需求32-33
• 3.3.2 控制系统总体结构设计33-34
• 3.3.3 PLC I/O端子分配与扩展模块选型34-35
• 3.4 电站功能模块的PLC控制方案实现35-47
• 3.4.1 PLC对变频器的通讯与控制35-37
• 3.4.2 水轮发电机的PLC控制方案实现37-41
• 3.4.3 气水能量交换单元PLC控制方案实现41-45
• 3.4.4 电站其它部分的PLC控制方案实现45-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 基于HMI的虚拟抽水蓄能电站监控软件设计48-56
• 4.1 引言48
• 4.2 触摸屏(HMI)与开发软件Vijeo Designer简介48-50
• 4.2.1 触摸屏(HMI)选型与性能分析48-49
• 4.2.2 Vijeo Designer软件49-50
• 4.3 HMI与PLC的通讯与数据共享50-52
• 4.3.1 HMI与PLC的Modbus协议通讯50-52
• 4.3.2 SoMachine与VJD的变量共享52
• 4.4 虚拟抽水蓄能电站图形化监控程序开发52-55
• 4.4.1 电站主控界面52-53
• 4.4.2 电站运行状况动态显示界面53-54
• 4.4.3 电站故障报警界面54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 虚拟抽水蓄能电站综合调试与模拟验证56-61
• 5.1 引言56
• 5.2 PLC程序下载与调试56-58
• 5.2.1 配置任务56-57
• 5.2.2 下载程序及例外处理57-58
• 5.3 模拟运行流量验证58-60
• 5.4 本章小结60-61
• 第6章 结论与展望61-62
• 6.1 结论61
• 6.2 展望61-62
• 参考文献62-66
• 附录 PLC控制程序选录66-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果73-74
• 致谢74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 陈海生;;压缩空气储能技术的特点与发展趋势[J];高科技与产业化;2011年06期

2 张静;岳芬;俞振华;来小康;张华民;陈海生;王子冬;;2013年储能政策和产业盘点[J];储能科学与技术;2014年01期

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中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 邹洁;基于PLC恒压变频供水系统的设计与实现[D];内蒙古大学;2012年

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  本文关键词：虚拟抽水蓄能电站运行控制系统设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：304861