含混合储能系统的光伏微电网能量管理策略研究

【摘要】：随着能源危机的不断加剧,当今社会急需一种新技术来改善能源状况,实现可持续发展。微电网作为一个单一可控的供电系统,它可以降低馈线损耗、增加本地供电可靠性、提高能源利用率。而能量管理系统作为微电网的重要组成部分,能够保证系统的安全运行,提高系统效率。本文的研究对象为光伏微电网,依据不同储能元件的特性,对其能量管理策略展开研究。首先,对光伏微电网做了简单的介绍,其运行状态可分为并网型与离网型。确定了本文所研究的光伏微电网的系统结构,并对光伏电池单元、混合储能系统中的铅酸蓄电池和超级电容等系统组成部分的数学模型及工作特性进行了细致地分析,以便于仿真研究。其次,讨论了两种储能元件的几种并联方式的优缺点,重点分析了基于储能元件容量的能量管理策略。采用低通滤波器(low pass filter,LPF)区分各储能元件承担的功率。同时分析了光伏电池单元、蓄电池、超级电容器的控制策略以及设计了各变换器参数。对于光伏电池单元采用最大功率点跟踪(maximum power point tracker,MPPT)-恒压控制,实现最大功率与变功率输出;对于蓄电池采用互补PWM控制实现了恒流-恒压充电、变功率放电;对于超级电容采用独立PWM控制实现了变功率充放电。然后,提出一种综合功率平衡和储能元件的荷电状态(state of capacity,SOC)的能量管理策略,并将该控制策略应用至含混合储能系统的光伏微电网中。根据系统中不同状况,划分合适的工作模式,以此确定各变换器的工作状态。同时根据两个储能元件的不同特性,采用功率分频的方法,实现元件之间特性的互补。本文通过Matlab/Simulink对所设计的系统进行仿真,仿真结果表明,所提出的能量管理策略在各工作状态均能有效地控制各单元变换器;混合储能系统对微电网起到了很好的功率平抑作用,并能充分地体现各储能元件的特性;系统在各种运行模式间实现快速、平滑切换。最后,基于直流母线电压信号提出一种直流微电网分层控制策略,该控制分为微网管理系统层(microgrid management system,MMS)和本地控制层(local control,LC)。将系统划分为4种运行模式,MMS以直流母线电压为主信号,以储能元件SOC为辅助信号,并给LC输送功率设定值,通过LC直接控制各单元,实现系统整体的分层控制。利用Matlab/Simulink对所提出的分层控制策略进行仿真验证,仿真结果验证了该控制策略在各模式间运行的有效性。 【关键词】：光伏微电网 混合储能系统 能量管理 协调控制 分层控制
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 微电网研究现状12-13
• 1.2.2 储能技术研究现状13-14
• 1.2.3 混合储能技术研究现状14-17
• 1.2.4 能量管理系统研究现状17
• 1.3 本文主要研究内容17-19
• 第二章 光伏微电网系统结构及建模19-30
• 2.1 光伏微电网系统结构19-20
• 2.2 光伏电池单元的数学模型及工作特性20-23
• 2.2.1 光伏电池数学模型20-22
• 2.2.2 光伏电池工作特性22-23
• 2.3 铅酸蓄电池的数学模型及工作特性23-27
• 2.3.1 铅酸蓄电池数学模型23-25
• 2.3.2 铅酸蓄电池工作特性25-27
• 2.4 超级电容的数学模型及工作特性27-29
• 2.4.1 超级电容数学模型27-28
• 2.4.2 超级电容工作特性28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 混合储能单元能量管理及控制策略30-44
• 3.1 混合储能单元的构成30-32
• 3.2 混合储能单元能量管理策略32-35
• 3.2.1 功率分配策略32-33
• 3.2.2 基于混合储能单元容量的能量管理策略33-35
• 3.3 光伏单元控制策略及Boost电路参数设计35-39
• 3.3.1 光伏单元控制策略35-37
• 3.3.2 Boost电路参数设计37-39
• 3.4 蓄电池充放电控制策略及双向变换器参数设计39-42
• 3.4.1 蓄电池充放电控制策略39-41
• 3.4.2 蓄电池双向变换器参数设计41-42
• 3.5 超级电容充放电控制策略及双向变换器参数设计42-43
• 3.5.1 超级电容充放电控制策略42
• 3.5.2 超级电容双向变换器参数设计42-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第四章 光伏微电网能量协调控制策略研究44-55
• 4.1 光伏微电网的工作状态44
• 4.2 光伏微电网能量控制策略44-47
• 4.3 仿真验证与结果分析47-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 光伏微电网分层控制策略及仿真分析55-67
• 5.1 分层控制结构55
• 5.2 分层控制策略55-58
• 5.3 仿真验证与结果分析58-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 全文总结67-68
• 6.2 研究展望68-69
• 参考文献69-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士学位期间科研成果76

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

微电网的研究现状及在我国的应用前景    郑漳华;艾芊;

浅谈微电网    麻敏;韩继明;麻秀慧;陈衍妍;

国外微电网的研究概况及其在我国的应用前景    楼书氢;李青锋;许化强;刘鲁丹;

微电网实验平台的设计    杨为;丁明;毕锐;高研;丁银;

微电网发展应对策略    袁清芳;周作春;陈艳霞;李香龙;陈国锋;

微电网的概念及发展    安智敏;罗时光;

微电网技术标准及相关问题探讨    王璟;李朝晖;田春筝;施涛;姜达军;黄阮明;

微电网建管分离投资经营模式研究    董军;徐晓琳;张翠霞;

微电网多级保护与控制的实现及优化分析    杨湛晔;毛建容;马红伟;周逢权;傅美平;

微电网关键技术研究综述    刘文;杨慧霞;祝斌;

智能微电网研究综述    肖朝霞;方红伟;张献;

微电网及其控制技术研究    廉超;宋腾;李鹏;顾志强;江百川;

基于多Agent技术的微电网混合运行控制策略    谷玥;

新能源及可再生能源发电规模化应用的有效途径——微电网技术    张玲;李鹏;王晓辉;石启涛;苗桂喜;

基于动态相量法的逆变型分布式电源微电网建模与仿真    胡伟;查晓明;高明海;刘飞;张扬;

基于注入边界约束的风、光、储微电网系统储能容量选取方法    黎鹏;于建成;迟福建;李盛伟;

微电网的保护方法    苏海滨;穆春阳;王娜;刘江伟;

浅析分布式发电与微电网技术在临沧电网中的应用    王家华;张艳杰;

用户侧光伏微电网发展机遇与挑战    吴小云;顾广娟;

智能微电网接地探讨    覃琳捷;刘璟;

微电网打开新能源应用的金钥匙    CNE记者 栗清振

我国首个100千瓦级风光储微电网实验平台投入运行    通讯员 何国庆　记者 张逸飞

杜宏：尽快完善微电网产业技术标准    本报记者 栗清振

中国微电网的价值机遇    周勤 埃森哲技术研究院智能电网部主任 王靖 埃森哲资源事业部董事总经理 童华 埃森哲亚太区公用事业研究部经理

国内首个一体化微电网示范工程通过验收    记者 姚海棠 通讯员 郭军坡

兴业太阳能建成首个海岛智能微电网    本报记者 张宇

智能微电网落户东澳岛    刘权锋、特约记者刘谦

渐行渐近的微电网    MEB记者 谭思敏

山东公司首个微电网项目落户长岛    段德咏　任杰

我省首家小型光伏储能微电网路灯照亮却藏村    记者 贾明

微电网分层控制及其电能质量改善研究    黎金英（LE KIM ANH）

风电功率预测与微电网优化问题研究    黄代政

独立微电网分布式电源优化配置与协调控制    马艺玮

微电网智能监控构架与自适应服务方法    何玉珠

微电网中自治运行的风光蓄互补发电变流器控制研究    阚志忠

含微电网的配电网可靠性评估与重构研究    王枫

微电网潜在调节能力评估及微网群能量调度方法研究    窦震海

微电网潮流分析与柔性控制技术研究    段玉兵

基于多代理理论的微电网分布式优化控制方法研究    喻磊

多电压源型微源组网的微电网运行控制与能量管理策略研究    鲍薇

基于Multi-Agent System的微电网运行与控制研究    吴韵赜

基于H_∞混合灵敏度的微电网频率控制研究    陈金元

微电网多时间尺度优化算法研究    徐冬冬

基于虚拟阻抗与非线性控制的微电网下垂控制器优化    李小明

微电网光伏及储能协调控制方法研究    刘士华

基于情景分析理论的微电网规划综合评价    孟菁

微电网与大电网的主动同步控制研究    李雪川

基于馈线潮流优化的微源逆变器控制研究    王月荣

基于Multi-Agent-System的日前电力市场环境下微电网的经济调度研究    李恒

基于Multi-Agent-System的微电网分散协调控制研究    吕梦菲