超級電容器儲能裝置仿真建模及其應(yīng)用研究.pdf

1、近年來風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等可再生分布式發(fā)電系統(tǒng)廣泛接入電網(wǎng)，其容量在電網(wǎng)中的比重不斷提高，但由于受到季節(jié)、氣候等因素的影響，分布式發(fā)電系統(tǒng)輸出功率具有很強的隨機性和間歇性，會對電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性以及電能質(zhì)量等方面造成沖擊，嚴(yán)重時將引發(fā)大規(guī)模惡性事故。儲能技術(shù)能夠為分布式發(fā)電系統(tǒng)提供能量存儲、平衡以及備用等服務(wù)，是提高能源利用率、改善系統(tǒng)經(jīng)濟性、確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的有效措施。超級電容器作為一種新型儲能裝置，具有動態(tài)響應(yīng)快、效率高、功率

2、密度大、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，是一種非常具有潛力的儲能裝置，因此本文以超級電容器為研究對象，重點就其工作原理、等效建模原理方法、電壓均衡技術(shù)以及超級電容儲能系統(tǒng)的仿真建模開展系統(tǒng)研究。
　　 本文首先以雙電層超級電容器為例，對超級電容器的單體工作原理和功能特性進行了詳細闡述。在歸納總結(jié)國內(nèi)外超級電容器建模現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對現(xiàn)有模型的不足，提出了一種新型雙電層超級電容器模型——改進2階RC模型，同時給出一套通過恒流充電實驗快速確定模型

3、參數(shù)的辨識方法。該模型結(jié)構(gòu)簡單、描述能力強、參數(shù)易于辨識，具有較高的工程實用價值。利用擾動分析法，通過模型關(guān)鍵參數(shù)的靈敏性分析，得到影響超級電容器特定性能特性的主導(dǎo)因素，為模型參數(shù)的進一步的優(yōu)化調(diào)整提供了依據(jù)。
　　 針對超級電容器的串聯(lián)均壓問題，在分析影響超級電容器電壓因素的基礎(chǔ)上，詳細分析了現(xiàn)有超級電容器電壓均衡控制策略工作原理和優(yōu)缺點。以改進的2階RC模型為單體模型，選擇單飛渡電容法作為均壓策略進行均壓仿真，取得了良好的均

4、壓效果，為其單體成組建模奠定了基礎(chǔ)。
　　 詳細分析了超級電容器儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和運行原理。建立了雙向DC/DC變流器和網(wǎng)側(cè)變流器的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上，詳細闡述了它們的控制策略，并基于Matlab/Simulink仿真工具箱構(gòu)建了完整的超級電容器儲能系統(tǒng)模型，通過仿真實驗驗證了該系統(tǒng)及其控制策略的正確性和有效性。最后將此超級電容器儲能系統(tǒng)用于平抑風(fēng)電機組出力波動，與風(fēng)電機組組成風(fēng)儲系統(tǒng)，選擇基于低通濾波原理的平抑控制策略，并