基于有源并联式混合储能技术的“友好型”模块化微电网技术研究

摘要

微网在高效使用分布式电源和可再生能源中起着举足轻重的作用。本文首先分别研究了蓄电池和超级电容器特性，在此基础上提出一种使用双向斩波器将二者进行结合的有源并联式混合储能系统，通过仿真实验证明了该混合储能设备运用的有效性。针对微电网模块化和兼容化设计运行需求，本文提出一种利用背靠背变流器对交直流混合微电网进行模块化封装的组网拓扑，通过优化设计混合储能系统与交/直流微电网单元的整合接入方法，蓄电池和超级电容器能够分别发挥各自特性给微电网多种方式运行进行快速功率/能量保障。本文研究了该模块化微电网拓扑结构，针对微电网并网/孤岛多方式稳态运行要求，对模块化微电网内各变流器的协调运行控制方法，以及模块化微电网内多类型分布电源、混合储能系统及各类负荷的协调调度策略完成了优化设计。仿真结果说明，本文提出的模块化微电网组网结构及其运行控制方法是十分有效的，不仅使得并网/孤岛双模式无缝转换为微电网自然属性;同时还可实现微电网整体有功/无功精确调度，使得微电网成为多特性电源/负荷模块与大电网进行“友好”功率交互。最后，论文对微电网的电能质量治理技术进行了综合分析。通过本论文的研究成果，微电网具备了快速组网、即插即用、无缝切换、精确调度等功能，使得微电网自治、稳定、兼容、灵活的特性得到了充分体现。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 微电网组网拓扑结构的研究现状

1．2．2 微电网运行控制方法研究现状

1．2．3 微电网工程的建设现状

1．3 主要研究内容

第二章 基于蓄电池-超级电容器混合储能的有源并联式混合储能系统研究

2．1 微电网的储能系统及其应用

2．1．1 储能系统分类及其特性

2．1．2 储能系统在微电网中的运行作用和意义

2．2 基于蓄电池-超级电容器优势互补的的有源并联式混合储能系统结构研究

2．2．1 有源并联式混合储能系统的结构及其组成

2．2．2 有源并联式混合储能系统的运行原理

2．2．3 有源并联式混合储能系统的信号模型及其分析

2．3 有源并联式混合储能系统运行的控制算法研究

2．3．1 双向斩波器电感电流小信号模型分析

2．3．2 有源并联式混合储能系统运行的仿真研究

第三章 基于有源并联式混合储能技术的“友好型”模块化微电网拓扑研究

3．1 模块化微电网组网的拓扑结构

3．2 模块化微电网拓扑模型研究

3．2．1 电网侧变流器数学模型研究

3．2．2 微网侧变流器数学模型研究

第四章 模块化微电网的多状态和多目标控制方法研究

4．1 模块化微电网并网运行调控方法研究

4．1．1 电网侧变流器的运行控制方案

4．1．2 微电网侧变流器的运控算法与策略

4．1．3 有源并联式混合储能系统的运行与调控方法

4．1．4 模块化微电网并网工作时内部功率的流动方向

4．2 模块化微电网孤岛运行调控方法研究

4．2．1 混合储能系统运行方式

4．2．2 微网侧变流器运行控制方法

4．2．3 孤岛状态下模块化微电网内部功率流向

4．3 模块化微电网并网／孤岛双模式无缝转换的运行控制方法

4．4 模块化微电网整体有功／无功功率独立可调度控制方法

4．4．1 电网侧变流器控制方法

4．4．2 混合储能系统的运行控制方法

4．4．3 微网侧变流器的运行控制方法

第五章 模块化微电网多目标多状态运行控制仿真研究

5．1 仿真参数设计

5．2 模块化微电网不同模式运行及其切换的仿真分析

5．3 模块化微电网整体有功／无功功率调度仿真分析

第六章“友好型”模块化微电网电能质量监测与治理技术研究

6．1 微电网所带来的电能质量问题分析

6．1．1 谐波问题分析

6．1．2 电压波动问题分析

6．1．3 电压闪变与频率偏差问题分析

6．2 微电网内部电能质量治理技术方法

6．2．1 谐波治理方法

6．2．2 电压质量治理方法

6．2．3 频率治理方法

6．3 模块化微电网参与大电网电能质量治理

第七章 结论与展望

7．1 本文结论

7．2 研究展望

参考文献

致谢