混合储能系统的控制策略的研究

摘要

分布式发电的间隙性和随机性，在并网时会对电网冲击，导致母线电压的波动，加入储能装置是解决此问题的有效方法之一。采用超级电容器和全钒液流电池构成的混合储能系统，能够降低瞬间能量不平衡对电网的冲击作用;并且混合储能系统具有使用寿命长、调节波动功率快等特点。
　　本文首先介绍了光伏电池、超级电容器和全钒液流电池的工作原理，建立了各单元的电路模型。针对全钒液流电池和超级电容器组成的混合储能系统，本文讨论了几种基本的并联拓扑结构，并分析了各种拓扑结构的特点。在此基础上设计了功率可调度型分布式电源的结构。
　　其次，文中讨论了带补偿系数的低通滤波算法进行功率分配。而基于储能单元的荷电状态和直流母线电压的不同，采用多模式切换控制策略进行能量调动。在此控制策略的基础上，加入超级电容器端电压预控制算法，预防暂态冲击以及对全钒液流电池寿命的影响。
　　最后，仿真比较了带滤波补偿系数的低通滤波算法和普通滤波算法。利用simulink/stateflow模拟多模式切换的控制策略，进行了仿真验证。
　　仿真结果表明，采用带滤波补偿系数的低通滤波算法可以更快速的跟随输入功率的变化进行功率分配，缩短调节时间。采用多模式切换控制策略，既可以响应负载功率波动，实现能量调度，又可以稳定直流母线电压。建立全钒液流电池双闭环控制系统，仿真验证该控制方法的可行性。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 储能技术的研究现状

1．3 储能在微网应用中的研究现状

1．4 论文的主要工作

第二章 混合储能系统的组成与建模

2．1 光伏电池

2．1．1 光伏电池的数学模型

2．1．2 光伏电池的输出特性

2．2 超级电容

2．2．1 超级电容的基本工作原理

2．2．2 超级电容的特性分析

2．2．3 超级电容的电路模型

2．3 全钒液流电池

2．3．1 全钒液流电池的工作原理及工作特性

2．3．2 全钒液流电池的电路模型

2．4 本章小结

第三章 混合储能系统结构设计

3．1 混合储能系统的拓扑结构

3．2 功率可调度型分布式电源的拓扑结构

3．3 本章小结

第四章 混合储能系统控制策略的研究

4．1 混合储能系统功率分配策略

4．2 混合储能系统协调控制策略研究

4．2．1 双向直流变换器的拓扑结构

4．2．2 双向直流变换器的控制策略

4．2．3 储能单元荷电状态未越限情况下储能系统的优化控制

4．2．4 储能单元荷电状态越限情况下储能系统的优化控制

4．2．5 超级电容器端电压预控制

4．3 本章小结

第五章 混合储能系统控制的仿真及分析

5．1 混合储能系统组成单元的模型仿真

5．1．1 超级电容的充放电特性仿真

5．1．2 基于全钒液流电池电路模型的充放电控制数学推导

5．1．3 全钒液流电池充放电的双闭环控制仿真

5．2 混合储能系统功率分配策略仿真验证

5．3 混合储能系统仿真模型建立

5．4 混合储能系统控制策略仿真模型

5．4．1 Stateflow简介

5．4．2 控制状态转移的建立

5．5 混合储能系统仿真结果及分析

5．5．1 案例一

5．5．2 案例二

5．6 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况