基于風-光發(fā)電系統(tǒng)的儲能系統(tǒng)建模與控制.pdf

1、近年來，一方面隨著傳統(tǒng)石化能源的枯竭和社會發(fā)展對電力能源的進一步需求，另一方面因為風能、太陽能等可再生能源分布廣泛、無污染、可循環(huán)等優(yōu)勢受到極大青睞，因此世界各國都加快了可再生能源開發(fā)利用。但是風、光等新能源發(fā)電的能源等具有間歇性、不連續(xù)、不穩(wěn)定、低密度、隨時間、季節(jié)變化等特點，隨著這些能源比重的增加，會對同步系統(tǒng)產(chǎn)生許多負面影響。而新能源分布式發(fā)電系統(tǒng)匹配一定容量的儲能系統(tǒng)并入電網(wǎng)的方式是解決上述問題的主要發(fā)展方向，因為儲能系統(tǒng)能為間

2、歇性的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)提供能量緩沖、削峰填谷和后備電源的作用，是改善間歇性能源發(fā)電的最佳方式?；诖?，論文在參加相關科研項目基礎上，提出基于風/光發(fā)電系統(tǒng)的儲能系統(tǒng)建模與控制研究，其主要工作包括:
　　(1)提出了采用三端口雙向DC/DC變換器進行雙能量源的能量管理混合儲能系統(tǒng)，該方法減少了變換器數(shù)量、成本，并能實現(xiàn)高效的集中控制。在分析大量的能量轉換系統(tǒng)(PCS)拓撲結構及其相應的控制特點基礎上，儲能系統(tǒng)采用三端口全橋雙向DC

3、/DC變換器+PWM逆變器的PCS拓撲結構的方案。論文重點分析了三端口雙向DC/DC變換器拓撲結構的等效電路和換流過程，建立了基于狀態(tài)空間平均法的DC/DC變換器數(shù)學模型，研究了變換器各輸入端口間變量耦合關系進行解耦的策略，在此基礎上設計了變換器的的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，并采用移相PWM控制策略實現(xiàn)蓄鋰電池和超級電容雙電源的能量互補能量控制。
　　(2)提出了鋰電池、超級電容性質(zhì)互補的混合儲能模式在新能源發(fā)電系統(tǒng)中的應用。由于二者在能量

4、密度、功率密度上可實現(xiàn)優(yōu)勢互補、提高了電網(wǎng)系統(tǒng)能量穩(wěn)定性、快速性。文中介紹了鋰電池和超級的等效電路、進行數(shù)學建模的參數(shù)辨識方法和影響因素，采用了基于無味卡爾曼算法（UKF）對鋰電池和超級電容的荷電狀態(tài)(SOC)的進行估算的方法，其中主要推導了估算的實現(xiàn)過程，還討論了SOC估算精度的影響因素和系統(tǒng)中鋰電池與超級電容的容量參數(shù)的配置策略。
　　(3)建立了風力發(fā)電系統(tǒng)的和光伏發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學模型，重點研究了影響風力發(fā)電系統(tǒng)的風機、發(fā)電機

5、的轉動慣量、一軸系剛度系數(shù)、阻尼系數(shù)等對風電系統(tǒng)的瞬態(tài)響應，驗證了通過選擇適當?shù)南到y(tǒng)參數(shù)，改善系統(tǒng)獲得良好的瞬態(tài)性能。介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏電池的數(shù)學模型和光伏陣列的最大功率點跟蹤(MPPT)算法，使光伏發(fā)電系統(tǒng)工作在最大功率狀態(tài)。結合電力系統(tǒng)動態(tài)模型驗證了儲能系統(tǒng)對改善電網(wǎng)母線電壓、頻率等參數(shù)進行了仿真研究，仿真實驗證明了儲能對于改善電網(wǎng)潮流的顯著作用。
　　(4)論文最后構建了含風力發(fā)電、光伏發(fā)電模擬系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)并接入實驗室