水电厂直流系统蓄电池与超级电容器混合储能研究方案

摘要

水电能源及互联网加电力系统是个规模巨大且结构复杂的系统，在很多方面一直遇到很多学术和实践难题，亟待在知识和技术层面展开相关工作，有所突破。伴随社会经济的不断进步，对清洁能源要求和需要的逐渐增大，水利水电工程各种设施的不断兴建，以及调度要求的不断增多，促进了复杂的水电能源系统的运作需要更加智能、细致化，管理协调手段更加科学、有效化。所以说，想要充分发挥水利水电能源的全面效益，实现其对我国经济及社会发展的重要实践意义和支持所用，就必须致力于对水资源的科学开发和有效利用，以及对水电能源理论与实践的不断优化布置。小规模水电站是大型电网的辅助，对提高能源供应、优化能源配置、保护自然环境，促进节约能源减少污染排放和社会经济的协调有序发展等各领域都有着重大作用。
　　现今该系统通常会配备蓄电池储存能源装备，但在系统运作的前期由于负荷电流的冲击能力强大，对蓄电池会产生较大的危害，导致蓄电池的使用年限大幅减少。在这种情况下，如果使用超级电容器组控制冲击性负荷电流，就会起到缓冲作用，从而提高蓄电池的使用性能。所以，对超级电容-蓄电池混合储存能源系统的科研工作存在着非常重大的现实意义。
　　为使超级电容在变电站直流系统的运行中优先工作，放出电荷缓冲冲击性负荷对于蓄电池的危害，本文设计了超级电容-蓄电池混合储存能源的研究方案。在文中，先在技术和实用性等方面对混合储存能源系统展开分析，在技术层面表明该系统是可以进行的，超级电容在放电的时候可以达到直流负荷进行作用的需求，并经进一步分析可知，该系统在实际使用过程中还有节省投入的空间。接着，提供了超级电容的容量配置运算方法，参考冲击性负荷在事故后期许可的电压浮动区间，运算了电路中的电阻和感抗。与此同时，对该设备进行了应用探讨，综合考虑功率型和能量型储能装置的特征，提出了一种多能源组成的微电网混合储能容量最佳配置办法。基于风、光、水年出力特性曲线与全网年负荷曲线，以配置投入、运行与处理投入为目标，系统储能容量、微电网瞬时功率、系统最小功率等作为制约，运用有关算法对目标函数进行求解，得到混合储能系统中蓄电池和超级电容的最优容量。结果表明，较之传统的蓄电池储能系统，混合储能系统可以大大减小购置与运行成本。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 变电站直流系统发展分析

1．3 储能方式研究

1．3．1 储能的作用

1．3．2 储能方式介绍

1．3．3 混合储能技术发展及研究现状

1．4 本文研究方法

1．5 本文研究内容

第2章 水电厂直流系统蓄电池与超级电容混合储能的介绍

2．1 直流系统基本要求

2．2 直流系统设计要求

2．3 超级电容储能单元研究

2．3．1 超级电容储能原理及关键参数

2．3．2 超级电容模型

2．3．3 超级电容充放电特性

2．4 本章小结

第3章 水电厂直流系统蓄电池与超级电容器混合储能的参数设计

3．1．1 技术可行性分析

3．1．2 经济可行性分析

3．2 直流系统蓄电池与超级电容混合储能电路设计

3．3 直流系统蓄电池与超级电容混合储能电路参数设计

3．3．1 蓄电池组容量选择

3．3．2 超级电容组容量选择

3．3．3 二级管选择

3．3．4 储能电感选择

3．3．5 串联电阻值选择

3．4 本章小结

第4章 水电厂直流系统蓄电池与超级电容器混合储能的仿真及实验

4．1 混合储能直流系统仿真研究

4．1．1 超级电容模组仿真结果及分析

4．1．2 蓄电池仿真与实验结果分析

4．1．3 直流系统蓄电池—超级电容混合储能仿真模型

4．2 水电厂直流系统蓄电池与超级电容器混合储能的仿真

4．2．1 超级电容-蓄电池组突然失电仿真结果

4．2．2 超级电容器-蓄电池组突加负载仿真

4．3 实验结果

4．4 本章小结

第5章 水电厂直流系统蓄电池与超级电容器混合储能的应用

5．1 小水电集群及储能装置模型

5．1．1 小水电集群模型

5．1．2 蓄电池模型

5．1．3 超级电容模型

5．2 混合储能容量配比方法

5．2．1 目标函数

5．2．2 约束条件

5．3 算例分析

5．3．1 系统参数

5．3．2 优化求解

5．4 本章小结

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢

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