钒液流电池储能在光伏发电系统中的应用研究

【摘要】：我国大规模利用太阳能、风能等可再生能源将进入一个新的发展时期。但光伏发电输出功率具有很大的随机性，为保证整个光伏发电系统的正常运行，引入储能系统（ESS，Energy Storage System）平滑功率波动、保证供电的稳定性显得尤为重要。钒液流电池（Vanadium Redox-Flow Battery, VRB）作为新型绿色电池，具有规模灵活、充放电性能好、寿命长等优点，适合大规模电力储能，近年来受到了人们的广泛关注。本文以VRB为储能元件研究其在独立光伏发电系统的作用及控制策略，从VRB建模和基于VRB储能的独立光伏发电系统的储能控制策略两方面开展研究： 在介绍钒液流电池工作原理的基础上，首先建立了VRB等效电路模型和仿真模型，并与文献中充放电实验数据比较，验证了所建模型的正确性。其次设计了一种基于钒液流电池储能的独立光伏发电系统结构，并详细介绍了该系统的组成及工作原理，该系统融合了最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking, MPPT）、DC/DC变换电路的选择、逆变环节的设计等原理技术。文章最后分析了独立光伏发电系统的几种工作模式的模型，设计了不同工作模式下的系统控制策略及相互间的转换。深入研究了VRB恒流和恒功率模式下的充放电效率，定性分析了影响充放电效率的因素，并得出了效率最优的充电模式。最后对系统进行了仿真，仿真结果表明，该系统控制策略能够有效地平抑光伏系统输出功率的波动、维持直流母线电压的稳定、提高系统供电的可靠性。 【关键词】：光伏发电 钒液流电池 充放电控制 系统工作模式 直流母线电压
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM912;TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题的研究背景9
• 1.2 光伏发电系统的特点9-10
• 1.3 电力储能技术和发展现状10-12
• 1.4 课题的研究意义和主要研究内容12-14
• 1.4.1 课题的研究意义13
• 1.4.2 本文的主要研究内容13-14
• 第2章 钒液流电池的建模14-22
• 2.1 钒液流电池的介绍14-16
• 2.1.1 钒液流电池的工作原理14-15
• 2.1.2 钒液流电池的研究现状及前景15-16
• 2.2 钒液流电池等效模型及分析16-18
• 2.2.1 等效模型16-17
• 2.2.2 参数分析17-18
• 2.3 钒液流电池的建模18-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 基于钒液流电池储能的独立光伏发电系统22-40
• 3.1 独立光伏发电系统的基本组成22-23
• 3.1.1 本论文研究的光伏发电系统结构22
• 3.1.2 系统的容量设计22-23
• 3.2 光伏阵列23-27
• 3.2.1 光伏电池的工作原理及特性23-25
• 3.2.2 光伏电池的建模及仿真25-27
• 3.3 光伏系统的最大功率跟踪控制27-32
• 3.3.1 最大功率跟踪的原理27-28
• 3.3.2 常用的最大跟踪方法28
• 3.3.3 自适应变步长扰动跟踪法28-29
• 3.3.4 仿真结果及分析29-32
• 3.4 DC/DC 充放电路的选择32-36
• 3.4.1 Buck 变换电路33
• 3.4.2 Boost 变换电路33-34
• 3.4.3 Buck-Boost 变换电路34-35
• 3.4.4 双向 DC/DC 变换电路35-36
• 3.4.5 DC/DC 充放电电路的选择36
• 3.5 逆变环节的设计36-39
• 3.5.1 逆变器的主电路拓扑及调制技术36
• 3.5.2 逆变器电压电流双环控制36-37
• 3.5.3 仿真结果及分析37-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第4章 独立光伏发电系统工作模式的研究40-57
• 4.1 系统的几种工作模式模型40-42
• 4.2 不同模式下的储能控制策略42-43
• 4.3 钒液流电池的恒流充放电方法及效率分析43-46
• 4.3.1 恒流充放电43-45
• 4.3.2 VRB 系统效率分析45-46
• 4.4 钒液流电池的恒功率充放电及效率分析46-49
• 4.4.1 恒功率充放电46-48
• 4.4.2 系统效率分析48-49
• 4.5 基于 Simulink 的储能控制仿真49-55
• 4.5.1 仿真模型49-50
• 4.5.2 仿真结果分析50-55
• 4.6 本章小结55-57
• 第5章 结论与展望57-59
• 5.1 结论57
• 5.2 展望57-59
• 参考文献59-62
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果62-63
• 致谢63

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

太阳能系统用铅酸蓄电池综述    杨勇;

离网光伏电站中蓄电池的选型及容量设计    吴国楚;

蓄电池容量设计中平均连续阴雨天数的计算与探讨    罗庆洲;张建标;梅安新;

钒液流电池的建模与充放电控制特性    丁明;陈中;林根德;

储能钒液流电池研发热点及前景    刘素琴,黄可龙,刘又年,李林德,陈立泉

钒电池用石墨毡电极材料性能比较研究    李晓兵;常芳;崔艳华;兰伟;孟凡明;

逆变电源PI双环数字控制技术研究    舒为亮,张昌盛,段善旭,康勇

一种单相逆变电源的无差拍控制方法的研究    詹雄;卢家林;周玲玲;苏彦民;白小青;

新型小功率DC／DC变换器的研制    刘凌;李彬;王银;

采用电容电流内环的逆变器双闭环控制研究    李鑫;姚勇涛;张逸成;韦莉;

基于状态空间理论的PWM逆变电源控制技术研究    彭力

超级电容器储能应用于分布式发电系统的能量管理及稳定性研究    唐西胜

三相光伏并网发电系统的建模与仿真    陶晓峰;谢君;

储能技术在分布式发电中的应用    严俊;赵立飞;

100kW风光互补电站设计    杨帮宇;

管式胶体储能电池在离网式发电系统中的运用    屠文军;

光伏并网发电的最大功率点跟踪算法研究    王桂英;史金玲;纪飞;王欢;

江南体育在线直播观看 模块电气特性的数学建模与仿真    戴训江;晁勤;

太阳电池的负载匹配理论与负载变换技术    王康模;陈长缨;于志刚;刘兴华;刘小冲;赵俊;

基于PSIM的光伏模块建模与电气特性仿真    刘俊杰;张新燕;

跟踪式光伏发电系统的性能分析    高亮;蔡世俊;高鹏;李果华;施正荣;朱拓;

光伏并网系统中的无功及谐波电流检测与补偿    杨立永;王周龙;田红芳;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

数字化PWM逆变系统控制关键技术研究及其应用    杨金辉

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

我国江南体育在线直播观看 产业投资风险及决策研究    朱震宇

大容量400Hz中频逆变器拓扑和数字控制技术研究    刘春喜

浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究    张大海

非并网风电直供系统方案设计及控制策略研究    刘慧芳

光伏发电关键技术及电动汽车充电站可靠性研究    于蓉蓉

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

基于LCL滤波器的单相并联有源滤波器控制技术研究    唐诗颖

人类理想的新能源——太阳能发电    陈幼松

基于重复补偿观测器的四象限变流器无差拍控制    高吉磊;黄先进;林飞;郑琼林;

光伏发电系统中影响蓄电池寿命因素分析    王菊芬,李宣富,杨海平,易良廷

江南体育在线直播观看 系统用VRLA电池技术性能探讨    毛贤仙,项文敏,唐征

独立光伏系统铅酸蓄电池剩余容量与电压的关系    李义鹏;刘全桢;孙立富;刘宝全;

甘肃省近35年连阴雨天气气候特征分析    魏锋,白虎志,孙秉强

湖北省连阴雨的分析    冯明,邓先瑞,吴宜进

金属钒的应用现状及市场前景    任学佑

超导磁储能系统抑制风力发电功率波动的研究    崔林;文劲宇;程时杰;

钒电池电极材料聚丙烯腈石墨毡的研究    刘素琴,郭小义,黄可龙,刘勇刚,李晓刚

江南体育在线直播观看 并网发电系统的研究    赵为

独立光伏系统中蓄电池管理的研究    欧阳名三

基于状态空间理论的PWM逆变电源控制技术研究    彭力

光伏阵列故障状态的识别研究    王培珍

单相光伏并网系统的分析与研究    王飞

钒氧化还原液流电池研究    罗冬梅

锌铈液流电池研究进展    谢志鹏;蔡定建;杨亮;

清华大学液流电池工程研究中心    

中国科学院大连化学物理研究所张华民研究员牵头制定首个由我国主导的液流电池领域国际电工委员会标准    

美国哈佛大学研发出一种新型液流电池    刘兰兰;

锌溴液流电池技术研究    周德璧,于中一

液流电池研究进展    董全峰,张华民,金明钢,郑明森,詹亚丁,孙世刚,林祖赓

钒液流电池用碳纸电极改性的研究    刘素琴;史小虎;黄可龙;李晓刚;李亚娟;吴雄伟;

钒液流电池用碳纸电极改性的研究    刘素琴;史小虎;黄可龙;李晓刚;

美研制出新型半固态液流电池    

无膜单液全沉积型铅酸液流电池研究进展    牛微;刘旭东;毕孝国;

储能钒液流电池离我们还有多远?    黄可龙;刘素琴;李林德;陈立泉;

液流电池研究进展    王;杨曦;郑明森;董全峰;詹亚丁;林祖赓;

铅铈液流电池初步研究    张慧敏;程杰;文越华;曹高萍;王志军;杨裕生;

钒/空气液流电池的初步研究    贾志军;范永生;王保国;

新型铅酸液流电池的研究进展    左春梅;余芳;张萍;

钒氧化还原液流电池复合碳电极制备和性能    吕正中;邱新平;武增华;陈立泉;

液流电池技术发展及应用    张华民;

锌镍单液流电池工程化研究    赵鹏程;程杰;徐艳;文越华;何柯;曹高萍;

全钒液流电池储能系统的优化设计    张学庆;

锂离子液流电池研究进展    陈永翀;冯彩梅;何颖源;张晓虎;康利斌;巩宇;

电动车的新电源 氧化还原液流电池    王海霞

新型液流电池点亮储能未来    本报记者 刘洋

我科学家将牵头制定液流电池领域国际标准    记者 齐芳

美研制出新型半固态液流电池    刘霞

德阳将建全钒液流电池项目    特约记者 王俞德

把风能存进“银行”    本报记者　 陈丹

大连化物所中标最大液流电池应用工程    记者 吴琳 通讯员 刘湘竹

新型“电银行”运营一年无故障    姜云飞

液流电池国际标准化联合工作组成立    记者 徐建华

吉首汇锋矿业公司与吉首大学合作研发    刘晓福　石凌霜

锌—铈液流电池正极电解液的研究    谢志鹏

新型钒液流电池高可靠性监控系统的研究与开发    崔玉书

锌溴液流电池中锌沉积问题的研究    贺磊

非钒酸性液流电池电解质的溶液化学研究    杜敦勇

高性能液流电池电解液研究    梁新星

四氟硼酸溶液沉积型全铅液流电池    刘东阳

钒液流电池储能在光伏发电系统中的应用研究    沈洁

锌/镍单液流电池电解液的研究    宋世野

全铁电解液液流电池的特性研究    韩玥

新型锌溴液流电池及其关键材料的研究    苏杭

液流电池储能单元辅助电网功率控制仿真研究    陈维