電化學電池儲能系統(tǒng)統(tǒng)一等效建模及其應用.pdf

1、發(fā)-輸-配-用的瞬時性一直是電力系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸，儲能技術(shù)的出現(xiàn)可為解決這一問題提供有效途徑。隨著儲能技術(shù)的發(fā)展，其在電力系統(tǒng)的平抑波動、跟蹤出力、調(diào)峰調(diào)頻等領域可期發(fā)揮重要作用。為了與儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)的應用相適應構(gòu)建精確的儲能系統(tǒng)等效模型成為電力系統(tǒng)仿真領域亟需解決的問題。
　　本文首先分析了鋰電池、鎳氫電池、液流電池、鉛酸電池四種典型電化學電池反應機理及充放電外特性，綜述了四種典型電化學電池各自常用的等效電路模型，在充分研究了

2、其充放電外特性和常用等效電路模型的異同的基礎上，構(gòu)建了電化學電池的直流側(cè)統(tǒng)一等效模型，該模型集合了PNGV模型、Thevenin模型、二階阻容模型各自的特點，使其對四種典型的電化學電池的外特性都有較強的描述能力，基于四種典型電化學電池的充放電實驗數(shù)據(jù)對電化學電池直流側(cè)統(tǒng)一等效模型進行檢驗，結(jié)果表明所提出的直流側(cè)統(tǒng)一等效模型能夠有效描述四種典型電化學電池的充放電外特性，且辨識參數(shù)穩(wěn)定，滿足電力系統(tǒng)仿真的需求。
　　在直流側(cè)統(tǒng)一等效模

3、型的基礎上，結(jié)合實際儲能系統(tǒng)經(jīng)典結(jié)構(gòu)和并網(wǎng)控制策略，對電化學電池儲能系統(tǒng)并網(wǎng)系統(tǒng)進行了詳細研究，設計了合理并網(wǎng)拓撲、選擇LCL三階濾波器作為并網(wǎng)濾波器并計算了其參數(shù)、選擇PQ控制作為并網(wǎng)控制策略。基于Matlab/simulink構(gòu)建了電化學電池儲能系統(tǒng)的統(tǒng)一并網(wǎng)仿真型，并對其進行了并網(wǎng)仿真、跟蹤出力仿真、平抑風電功率波動仿真以對模型進行驗證。
　　利用電化學電池儲能系統(tǒng)統(tǒng)一并網(wǎng)仿真模型進行機電暫態(tài)仿真，結(jié)合其機電暫態(tài)特性通過對其

4、控制系統(tǒng)進行傳遞函數(shù)推導，進而提出了能反映電化學電池儲能系統(tǒng)的出力指令的統(tǒng)一綜合等效模型，該模型不僅能用于含儲能系統(tǒng)的電力系統(tǒng)機電暫態(tài)仿真，而且能用于平抑風電場功率波動等應用的仿真，適用范圍廣，參數(shù)少，易于辨識，仿真實例表明該模型能夠滿足含儲能系統(tǒng)的機電暫態(tài)仿真和平抑風電場功率波動等應用需求。
　　最后為便于后續(xù)的儲能系統(tǒng)仿真建模工作，同時更好地展現(xiàn)上述研究成果，本文構(gòu)建一個電化學電池統(tǒng)一等效建模仿真系統(tǒng)，系統(tǒng)包含了直流側(cè)機理建模

5、、直流側(cè)非機理建模和統(tǒng)一綜合等效建模三種建模方式，在直流側(cè)機理建模界面，提供的電化學電池的直流側(cè)統(tǒng)一等效模型，該模型能夠適應不同化學電池建模的需要，系統(tǒng)內(nèi)含總體測辨法參數(shù)辨識所需的遺傳算法;在直流側(cè)非機理建模界面，用戶可按需要設置神經(jīng)網(wǎng)絡的規(guī)模，并動態(tài)顯示模型的示意圖，充分發(fā)揮神經(jīng)網(wǎng)絡的強大的非線性映射能力;在統(tǒng)一綜合等效建模界面，提供了電化學電池儲能系統(tǒng)統(tǒng)一綜合等效模型，該模型能描述電化學電池儲能系統(tǒng)在不同電網(wǎng)故障程度下不同充放電狀態(tài)