超级电容器成组技术在风力发电系统中的应用

摘要

能源作为现代社会发展不可或缺的主要推动力之一，不论在工业生产还是人民生活中都扮演着重要的角色。然而随着石油等不可再生能源的日渐枯竭，人类社会正面临着深刻的能源危机问题，整个社会经济发展模式必须向高能效、低能耗和低排放的模式转变，这已经成为人类社会发展的必然趋势。风能由于资源丰富、技术相对成熟、商业化运行性高等诸多优点，已经在世界范围内得到了广泛的发展与应用。但由于风能的不连续性等问题，使得风力发电系统在并网时需要与大规模储能系统配合使用。在此基础上本文提出了超级电容器储能系统在风力发电系统中的应用。
　　 本文针对超级电容器储能在风力发电系统中改善电能质量这一应用背景下，对超级电容器储能单元进行了等效模型分析，针对超级电容器电容特性设计了适用于超级电容器储能系统的实验平台，并对所提出的控制策略进行了实验验证。本文主要内容如下：
　　 1、介绍了风力发电在我国的发展现状，并对各种储能系统的优缺点进行比较；研究了超级电容器储能原理与充放电特性，并对超级电容器在串并联中的应用进行了等效模型分析。
　　 2、在对超级电容器等效模型分析的基础上，构建了一套适用于超级电容器储能系统的实验平台，对储能系统中双向功率变换器的充电与放电两种工作模式进行了理论分析，并对搭建的超级电容器组、主电路硬件以及控制电路进行了设计。
　　 3、对双向功率变换器分别工作在充电与放电模式进行了开关平均网络建模，根据实验平台的需要设计了双闭环控制策略相关参数。并在理论分析的基础上对超级电容器储能系统进行了仿真与实验，实验结果证明了本文提出的超级电容器储能系统方案能够实现改善风力发电电能质量的预定目标。