分布式储能网络设计及其在公路供电中的应用研究

摘要

在新能源并网和智能电网发展的大背景下，本文针对公路供电中的负荷特点，对分布式储能系统形式进行改进，提出了一种以负荷为中心的分布式储能网络，以分布式储能节点对分散负荷供电，极大地改善公路基础设施由于电力供应不足、供电不稳造成的工作不稳定问题。在对现有储能方式与介质进行分析比较后，依据公路供电系统应用需求，以大容量镍钴锰三元锂电池组作为储能介质设计了应用于公路监控子系统供电中的分布式储能节点，在出现供电中断后可以在相当长的时间内给公路监控系统提供电源，为供电线路检修赢得时间。
　　对三元锂电池性能和充电特性进行分析，针对大容量电池组，根据充电特性设计了恒定电流稳定电压充电的两段式充电机，并采用集成同步Buck变换控制器实现了三元锂电池组的大电流充电，经实际测试，同步Buck变换器在整个工作范围内都有很高的总体效率，特别是在进行大电流充电时，系统效率更是达到95％以上;另外使用从控制器操作模拟前端对电池组进行管理及高性能的单体均衡，提供包括过压、欠压、过温等多重保护，经过测试，分布式储能节点能够很好地高效运行。
　　将信息网络技术用于储能系统中，实现对系统各节点的实时监控。储能节点配置了网络接口，可以接入公路沿线专用通信网，并将节点运行模式和节点状态数据承载于TCP协议发送到架设好的数据库服务器上。服务器收集各节点回传数据，分别写入MySQL数据库。与此同时，服务器还能够响应用户提交的表单请求，为用户查看分布式储能节点状态提供服务。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 应用背景

1．3 研究现状

1．4 本文研究内容

第2章 分布式储能系统方案

2．1 储能介质选择

2．2 锂电池性能与测试

2．2．1 锂电池结构及原理

2．2．2 充电特性及充电方式

2．2．3 电池充放电性能测试

2．3 充电方案选择

2．3．1 充电拓扑

2．3．2 充电器结构

2．4 系统总体架构

第3章 分布式储能节点的硬件设计

3．1 硬件结构

3．2 均衡结构设计

3．2．1 均衡方案

3．2．2 均衡电路

3．3 电池组充电器设计

3．3．1 控制系统电源选择

3．3．2 充电控制电路

3．3．3 电流采样

3．4 主从控制器

3．5 电源设计

3．5．1 数字电路供电

3．5．2 负载电源选择

第4章 分布式储能节点的软件设计

4．1 软件设计概述

4．2 系统控制策略

4．3 均衡充电策略

4．4 充电与保护设计

第5章 分布式储能网络设计

5．1 主控制器以太网模块

5．2 节点以太网通讯接口设计

5．3 分布式储能网建设

5．3．1 TCP／IP简介与节点实现

5．3．2 节点数据规定

5．3．3 服务器设置

第6章 系统测试结果与分析

6．1 分布式储能节点的实现

6．2 充电器分析

6．3 均衡测试

6．4 系统效率

第7章 总结与展望

参考文献

攻读硕士期间的科研成果

致谢