基于混合储能的光伏发电并网控制策略研究

摘要

能源危机和环境危机大大促进了风能、太阳能等新能源的发展。而风能和太阳能等新能源系统的输出功率受气候和天气影响波动比较大，在并网时对电能的质量以及电力系统稳定性会有很大影响，所以光伏发电系统需要足够容量的储能设备才能稳定地提供符合质量标准的电能。在传统的分布式发电中，储能单元主要是通过对蓄电池的充放电进行控制来实现能量的存储和调动，在并网时仍会对电网产生较大冲击，导致母线电压的波动，同时对于蓄电池本身的寿命非常不利；因此，本文提出了将混合储能系统应用于光伏发电系统并网中，并通过光伏发电系统和储能系统之间互补的特点进行组合构成一个小型的微电网系统进行研究。　　首先，对光伏发电系统的基本组成和原理特性展开研究，重点分析和研究光伏发电系统的各种组成，并且对其进行了比较详细的分类，最后给出相应光伏电池的等效模型和光伏发电输出特性；研究了光伏发电系统并网控制中的一些关键性基础技术为本文微电网并网运行研究提供理论技术支撑。　　其次，提出一种光伏最大功率点跟踪（MPPT）的控制方法并对蓄电池和超级电容储能的原理进行分析，重点对蓄电池和超级电容这两种储能装置分别进行仿真研究，得到它们各自运用于光伏发电系统的特性，同时利用两者可以进行优势互补的特性，将两者结合以后进行混合储能系统建模和仿真分析，并提出可以实现蓄电池-超级电容快速响应的直流母线电压平衡控制策略。同时研究了用于并网研究的光伏逆变器，逆变器采用恒功率控制策略进行控制，并通过建模和仿真验证了控制方法的正确性。　　最后，在前面研究的基础上使用Matlab/Simulink搭建结合了光伏发电系统以及蓄电池-超级电容储能系统的微电网模型，并且对它并网运行下的特性进行分析，仿真结果表明，基于混合储能的微电网并网控制策略具有一定的优越性和正确性，验证了光伏发电系统中加入混合储能系统后进行并网的可行性，能够降低瞬间能量不平衡对电网的冲击作用，从而为微电网的实际应用发展提供一定的理论参考和技术支持。

目录

声明

1 绪论

1.1 本文研究的背景和意义

1.2 储能技术在微网应用中的发展现状

1.3 本文研究的主要内容及思路

2 光伏发电系统基本结构和特性

2.1 光伏发电系统的组成

2.2 光伏发电系统的分类

2.3 光伏电池基本原理和特性

2.4 光伏电池的等效模型和输出特性

3 光伏发电系统的并网控制关键技术

3.1 PVPC工作原理及拓扑结构

3.2 光伏并网谐波抑制手段和策略

3.3 光伏阵列最大功率跟踪

3.4 光伏并网系统电流和电压控制

3.5 光伏并网系统的继电保护配置

3.6 光伏并网合闸问题

3.7 光伏并网带来的影响

4 基于储能的光伏发电并网控制策略研究

4.1 最大功率跟踪控制策略

4.2 光伏发电系统建模及仿真

4.3 混合储能系统结构设计

4.4 混合储能系统建模与控制策略

4.5 逆变器并网控制研究

4.6 并网模式下的逆变器控制仿真

5 微电网系统并网方式下的运行特性研究

5.1 含有蓄电池-超级电容储能系统的光伏发电微电网模型

5.2 微电网系统并网运行方式下的运行特性

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献