适于微网动稳特性的光伏发电系统的能量控制研究

摘要

目前微网已逐渐成为分布式能源应用的趋势。本文针对微网中光伏发电系统输出不可控的特点,提出对光伏阵列的输出实行长时和短时能量管理。基于光伏阵列日输出预测以及微网内部能量规划提供光伏发电系统的日输出参考作为长时能量管理目标。通过短时能量管理控制不可预测的负荷变化或光伏阵列输出骤变情况。利用蓄电池和超级电容器混合储能系统实现能量管理。基于PSCAD/EMTDC平台搭建了光伏阵列,超级电容器和蓄电池储能系统的仿真模型,并设计了相应的控制策略。仿真结果表明,混合储能系统能够实现良好的日负荷预测跟踪,以及实时的功率平衡调节,减弱光伏阵列输出波动对微网的不利影响,验证了混合控制策略设计的有效性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪 论

1.1 微网的发展

1.1.1 分布式发电系统概况

1.1.2 微网的提出

1.1.3 微网的研究现状

1.2 光伏发电系统

1.2.1 光伏发电的发展

1.2.2 传统的光伏发电系统

1.2.3 基于微网的光伏发电系统分析

1.3 本文的主要研究内容

1.3.1 选题意义

1.3.2 主要工作安排

第二章 光伏型微网的动稳特性分析

2.1 微网的稳定性分析

2.1.1 与主网相连时的控制分析

2.1.2 孤岛运行状态分析

2.1.3 微网内电源的协调控制

2.2 光伏发电系统的输出特性分析

2.2.1 光伏的输出功率与负荷需求关系

2.2.2 微网对光伏发电输出的需求分析

2.3 光伏侧本地能量管理系统

2.3.1 系统能量控制目标

2.3.2 各种储能方式的比较选择

2.3.3 混合储能系统的协调控制

2.4 本章小结

第三章 光伏发电侧本地能量管理控制研究

3.1 光伏发电电源

3.1.1 光伏电池的输出特性分析

3.1.2 硅光伏电池的等效物理模型

3.1.3 光伏电池的仿真模型研究

3.2 MPPT控制的研究

3.2.1 MPPT控制方法

3.2.2 改进扰动观察法的实现

3.3 光伏侧本地能量管理系统的实现

3.3.1 光伏发电系统的结构设计

3.3.2 超级电容器储能系统研究

3.3.3 蓄电池储能系统研究

3.3.4 混合储能控制策略的改进

3.4 本章小结

第四章 仿真分析

4.1 光伏电源的仿真验证

4.1.1 光伏阵列输出V-I仿真验证

4.1.2 光伏阵列的输出功率跟踪

4.2 储能系统的充放电验证分析

4.2.1 超级电容器充放电仿真分析

4.2.2 蓄电池组充放电仿真分析

4.3 带储能的光伏发电系统输出分析

4.3.1 混合储能互补分析

4.3.2 综合案例分析

4.4 本章小结

第五章 结论和展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文和参加科研情况