基于钒电池储能的并网微电网系统设计

摘要

微电网将分布式电源、负荷和大电网相结合,提高了间歇式可再生能源如光伏、风能的利用率和电力系统的灵活性。但微电网并网运行对大电网安全运行会有危害,因此储能技术的引入可以平滑间歇性微源功率上的波动。在众多类型储能系统中,全钒液流电池(简称钒电池)具有寿命长、效率高等优点而备受关注,目前钒电池应用于兆瓦级风力电站调节功率的研究较多,随着国家鼓励单位家庭使用分布式发电,与此对应的中小功率微电网系统功率调节研究将越来越重要。基于此,本文围绕钒电池储能系统,结合电网友好型控制策略,对并网微电网系统展开研究,其研究成果对钒电池在中小型微电网中的应用具有重要现实意义。
　　本文主要创新点包括:
　　①对现有的储能系统、微电网控制方法进行深入研究分析,分析钒电池优势,提出在带钒电池储能的并网微电网系统中引入电网友好型控制策略,将间歇性微源以最大功率输出,对单相钒电池储能系统进行有功和无功功率控制,采用仿真法优化配置储能系统容量,来平滑微电网和外部电网的功率波动。
　　②现阶段钒电池储能的微电网系统相关研究大多停留在理论研究阶段,实验分析较少,本文从实际工程出发设计出10KW带钒电池储能的微电网系统,并在实验系统中验证所提出策略的可行性,解决了钒电池储能用于中小型微电网系统的有功和无功调节问题,为钒电池在中小型微电网中的推广和应用奠定了一定的实际应用基础。

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第1章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外发展现状

1.3 本文研究内容

第2章 钒电池建模及其充放电特性

2.1 引言

2.2 钒电池工作原理

2.3 钒电池等效电路建模与特性分析

2.4 本章小结

第3章 钒电池储能系统控制策略

3.1 引言

3.2 双向DC/DC模块设计

3.3 DC/AC逆变模块设计

3.4 储能系统仿真分析

3.5 小结

第4章 并网微电网控制方法与分析

4.1 引言

4.2 微电网电网友好型控制

4.3 微电网仿真分析

4.4小结

第5章 并网微电网系统设计与实验

5.1 系统硬件设计

5.2 系统软件设计

5.3 实验结果分析

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 研究结论

6.2 后续工作展望

致谢

参考文献

附录1攻读硕士学位期间发表的论文

附录2攻读硕士学位期间参加的科研项目