微型風力壓縮空氣儲能系統(tǒng)能量管理策略.pdf

1、隨著常規(guī)能源日益枯竭和環(huán)境污染日趨嚴重，新能源技術業(yè)已成為全球經濟增長以及能源可持續(xù)發(fā)展的新引擎。然而，風能等可再生能源具有較強的間歇性及波動性特征，給儲能的發(fā)展帶來了重大挑戰(zhàn)與機遇。壓縮空氣儲能因其具有壽命長、容量大、成本低、環(huán)境污染小等優(yōu)點而備受關注，非常適合用于風電系統(tǒng)中。本文以一種新型風力壓縮空氣系統(tǒng)為對象，設計了其電氣控制系統(tǒng)及能量管理策略，以提升其穩(wěn)定性及綜合能量利用效率。
　　相比于傳統(tǒng)風能-壓縮空氣儲能耦合系統(tǒng)結構

2、，本設計采取的機電混合耦合方式在可行性和靈活性具有更加良好的表現，提高了系統(tǒng)響應速度和運行總體效率。但對于系統(tǒng)控制也提出了更高的要求，尤其在電機控制當面。系統(tǒng)平臺中的兩臺永磁同步電機需要實現四象限運行來滿足系統(tǒng)工作于不同運行模式下的需求。本文完成了在MATLAB/Simulink環(huán)境下的基于id=0的永磁同步電機矢量控制仿真分析和基于硬件在環(huán)設備dSPACE的永磁同步電機控制系統(tǒng)的驗證，方便后續(xù)工作模式的優(yōu)化控制奠定了基礎。
　　

3、本文在確定了微型風力壓縮空氣儲能系統(tǒng)拓撲結構的前提下，研究了系統(tǒng)運行過程中存在的工作模式和優(yōu)化控制策略。系統(tǒng)存在的主要工作模式有:獨立風電模式、壓縮儲能模式、膨脹釋能模式、卸荷保護模式。針對不同的工作模式，本文研究了相應的優(yōu)化控制方法:對于風力發(fā)電機的控制，采用最大功率功率點跟蹤(MPPT)控制策略，保證系統(tǒng)捕獲的風能為當前風速下的最大值;對于渦旋機的控制，采用最大效率跟蹤(MEPT)控制策略，針對不同耦合方式設計了機械壓縮和電壓縮的選

4、取準則，提高系統(tǒng)整體運行效率;對于系統(tǒng)卸荷保護控制，采用母線電壓和功率雙重控制策略，既可以快速實現多余風能的卸荷，也避免了卸荷裝置的頻繁切入和切出。
　　針對微型風力壓縮空氣儲能系統(tǒng)的能量管理問題，制定了能量管理的基本原則和執(zhí)行策略，保證系統(tǒng)在多變工況下能夠平穩(wěn)運行。本文研究了基于轉速預同步和轉矩預同步的模式切換策略，減小系統(tǒng)工作模式切換過程引起的轉矩沖擊問題。通過整體系統(tǒng)仿真結果，驗證了理論分析和管理策略的有效性。
　　最