微网中电池储能系统控制策略的研究

摘要

在含有大量光伏、风电等可再生能源的微网中,电池储能系统是其重要组成部分。论文针对提高电网接纳可再生能源发电能力和增强微网供电可靠性的需要,围绕电池储能系统的控制方法,研究了可以有效地抑制可再生能源输出功率波动的电池储能系统并网时的控制策略和可以提高微网供电可靠性的电池储能系统离网时的下垂控制策略,并进行了相应的仿真验证。论文具体工作如下:
　　(1)针对光伏、风电等可再生能源输出功率波动性大且随机性强的特点,在计及电池使用寿命等约束基础上,提出了一种基于实测电池荷电状态(State of Charge,SOC)的可变平滑控制时间常数储能控制方法。该方法通过实时调节储能系统的输出功率,对可再生能源输出功率中某一特定频段的波动成分进行补偿,同时根据电池的SOC值,对平滑控制时间常数进行调节,从而使电池的SOC值稳定在一定的范围内,避免了电池的过充过放。
　　(2)提出了一种基于平滑控制的超级电容与电池混合储能系统的能量管理方法。该方法分别利用超级电容与电池补偿可再生能源输出功率波动的高频分量和中低频分量,并在传统限值管理的基础上引入了超级电容端电压预先控制,根据超级电容的剩余容量与充放电状态对超级电容与电池的输出功率进行修正,可有效防止超级电容因端电压达到上下限而停止工作。
　　(3)分析了线路阻抗对电池储能系统离网下垂控制的影响并提出了一种改进策略。该控制策略采用基于线路压降差补偿的改进下垂控制方法,根据测量得到的线路阻抗参数和逆变器出口功率信息,实时补偿由线路阻抗差异导致的压降差,从而使储能逆变器能够精确地均分有无功负荷。
　　(4)推导了包含多储能逆变器、线路和负荷的微网整体小信号模型,并通过特征值分析确定了影响微网稳定的关键参数。揭示了储能逆变器产生正阻尼的机理,提出了增加储能逆变器正阻尼的改进下垂控制策略。该方法基于储能逆变器动态频率特性的概念,根据其产生正阻尼作用的相位条件和幅值条件,在传统下垂控制中加入了附加阻尼控制环节。此改进方法可以在不影响系统稳态频率和储能逆变器输出功率的前提下,有效地增加系统的阻尼并抑制储能逆变器输出功率的振荡,增强系统的稳定性。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2分布式发电与微网

1.3储能技术

1.4储能技术发展现状

1.5储能系统控制策略

1.6论文的主要工作

第二章 单一储能并网时的平滑控制策略与能量管理方法

2.1引言

2.2典型微网结构

2.3基于平滑控制的储能控制方法

2.4基于电池SOC的可变平滑控制时间常数储能控制方法

2.5 PSCAD仿真验证

2.6本章小结

第三章 混合储能并网时的平滑控制策略与能量管理方法

3.1引言

3.2混合储能平滑控制方法

3.3混合储能限值管理方法

3.4 PSCAD仿真验证

3.5本章小结

第四章 储能系统离网时基于线路压降差的改进下垂控制策略

4.1引言

4.2传统下垂控制方法基本原理

4.3基于线路压降差补偿法的改进下垂控制

4.4 PSCAD仿真验证

4.5本章小结

第五章 储能系统离网时基于附加阻尼的改进下垂控制策略

5.1引言

5.2微网的小信号模型

5.3微网小信号模型的特征值分析

5.4储能逆变器阻尼特性分析

5.5基于附加阻尼的改进下垂控制方法

5.6简化小信号模型分析

5.7 PSCAD仿真验证

5.8本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

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