微网系统中混合储能单元的建模与仿真

摘要

通过长期对微电网的研究表明:储能对于微电网的稳定控制、电能质量的改善和不间断供电具有非常重要的作用,是维持微电网稳定运行的关键因素。应用于微电网的储能系统种类繁多、功能多样,然而单一储能系统很难满足高性能微电网的运行需求,因此微电网中有必要采用混合储能。混合储能就是将具有快速响应特性的储能系统和具有大容量储能特性的储能系统联合使用、协调控制,从而最大限度地发挥储能技术的性能。
　　基于微电网对混合储能的应用需求,本文将混合储能系统作为研究对象,首先对风/光/柴发电系统模型进行建模与仿真;对混合储能单元进行数学建模,分别建立了超级电容的一阶非线性模型和蓄电池的三阶动态模型并进行仿真分析,设计了混合储能单元的PQ控制策略和VF控制策略分析与仿真;为了研究混合储能系统在微电网中的控制,本文分别构建了含有混合储能系统的并网型微电网,设计了并网型微电网在不同运行模式下混合储能系统的控制方法,提出一种的基于储能单元输出特性和SOC对超级电容和蓄电池进行功率协调分配方法,使得超级电容SOC始终处于最佳状态并可持续快速平抑微电网的功率波动,为微电网提供良好的技术性能,而且使得蓄电池输入或输出平滑功率,减少蓄电池充放电电流冲击和循环次数,延长了蓄电池使用寿命,并进行仿真验证;本文对并网型微电网由并网转孤岛运行模式过程中储能系统的控制方案进行设计,并提出提高微电网运行模式切换稳定性的措施;本文最后提出了离网型微电网中储能系统的紧急调频和辅助VF控制策略,并用PSCAD/EMTDC对其进行仿真验证。

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第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 微电网技术的发展与应用

1.3 混合储能技术应用于微电网

1.4 本文主要研究内容

第二章 风/光/柴发电系统建模与仿真

2.1 风力发电系统的和建模与仿真

2.2 光伏发电系统的建模与仿真

2.3 柴油机发电系统建模及仿真

2.4 本章小结

第三章 混合储能单元的建模与控制策略

3.1 超级电容器的数学建模

3.2 铅酸蓄电池的数学建模与仿真

3.3 储能单元的控制策略

3.4 储能单元的PSCAD仿真及其结果分析

3.5本章小结

第四章 并网型微电网中混合储能的仿真研究

4.1 混合储能的控制结构与不同运行模式下的控制策略

4.2 并网型微电网中协调控制器的功率控制方法

4.3 并网型微电网混合储能的控制仿真

4.4 本章小结

第五章 关于微电网由并网转孤岛过程的仿真研究

5.1 微电网并网转孤岛的控制方案

5.2 提高微电网运行模式转化过程稳定性的措施

5.3 微电网并网转孤岛的过程中并网点功率极限的仿真和验证

5.4 本章小结

第六章 离网型微电网中储能的控制策略的研究

6.1 离网型微电网的运行模式及储能系统的控制策略的

6.2 离网型微电网运行模式的仿真

6.3 本章总结

第七章 总结与展望

7.1 本文工作总结

7.2 对今后工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况