本文關(guān)鍵詞：風(fēng)電站電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的研究

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【摘要】：風(fēng)力發(fā)電是目前新能源領(lǐng)域最有發(fā)展前景、應(yīng)用最廣泛的發(fā)電方式之一。但是風(fēng)能是一種天然能源,具有間歇性和波動(dòng)性,風(fēng)電并網(wǎng)后會(huì)給系統(tǒng)的電壓、頻率和穩(wěn)定性帶來(lái)諸多不利影響,難以滿(mǎn)足電力系統(tǒng)穩(wěn)定的供電需求,而通過(guò)將儲(chǔ)能技術(shù)引入風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),調(diào)節(jié)儲(chǔ)能系統(tǒng)使其快速吞吐風(fēng)電機(jī)組的有功出力,可以將并網(wǎng)的風(fēng)電出力波動(dòng)限制在允許范圍內(nèi),很好地解決了風(fēng)電的并網(wǎng)利用問(wèn)題。針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng),本文開(kāi)展了以下研究:不同類(lèi)型的儲(chǔ)能電池在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全方面的側(cè)重各有不同,在實(shí)際應(yīng)用中電池的選擇問(wèn)題值得研究。本文對(duì)適用于風(fēng)力發(fā)電的各種儲(chǔ)能電池進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比分析,論述了全釩液流電池相對(duì)于其他電池更適合用于風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能。建立了全釩液流電池的電氣模型并在Matlab/simulink平臺(tái)上搭建模型,對(duì)其充放電過(guò)程進(jìn)行仿真分析,驗(yàn)證了所建立模型的準(zhǔn)確性和釩電池用于風(fēng)力發(fā)電的適用性。儲(chǔ)能電池的容量選擇關(guān)系到并網(wǎng)輸出容量大小和投資合理性問(wèn)題,本文根據(jù)理論推導(dǎo)和實(shí)例計(jì)算,提出了電池容量的選擇依據(jù)。綜合考慮電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和全生命周期的投資成本,以實(shí)現(xiàn)全生命周期內(nèi)的凈收益最大化為目標(biāo),考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的約束條件建立了容量?jī)?yōu)化模型,并采用粒子群算法尋求該模型下的最優(yōu)容量。通過(guò)實(shí)例計(jì)算,驗(yàn)證了所建優(yōu)化模型的有效性和可行性。儲(chǔ)能電池和能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心部分,通過(guò)對(duì)能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池的充放電。本文研究了電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的配置方式及功率變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上分析了功率變換器的控制策略。在Matlab/simulink平臺(tái)上搭建了儲(chǔ)能系統(tǒng)的仿真模型,對(duì)所設(shè)計(jì)的控制策略進(jìn)行驗(yàn)證。仿真的結(jié)果表明,DC/DC變流器能夠維持直流高壓側(cè)的電壓穩(wěn)定而DC/AC變換器能夠跟蹤輸出有功功率、無(wú)功功率給定值。傳統(tǒng)的風(fēng)電平滑策略不能實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能電池SOC的有效控制,而維持電池SOC在合理水平是儲(chǔ)能系統(tǒng)持續(xù)平滑風(fēng)電的關(guān)鍵。對(duì)此,本文建立了評(píng)價(jià)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行工況的兩個(gè)指標(biāo),根據(jù)電池剩余電量和儲(chǔ)能系統(tǒng)的出力指令,設(shè)計(jì)了模糊自適應(yīng)控制法對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的有功出力參考值進(jìn)行修正,實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能電池SOC的實(shí)時(shí)控制。通過(guò)算例仿真,驗(yàn)證了在模糊控制下,SOC被有效控制并維持在合理范圍內(nèi),延長(zhǎng)了儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用壽命。儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在維持SOC水平合理的前提下,持續(xù)、有效地平滑風(fēng)電出力波動(dòng)。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電場(chǎng) 電池儲(chǔ)能系統(tǒng) 全釩液流電池 容量配置 能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng) SOC調(diào)節(jié)
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM614
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 課題的背景及研究意義10
• 1.2 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀與并網(wǎng)問(wèn)題10-13
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)存在的問(wèn)題13
• 1.3 儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 儲(chǔ)能技術(shù)分類(lèi)及其性能概述13-15
• 1.3.2 電池儲(chǔ)能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用15
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 第二章 儲(chǔ)能電池的比較選擇與建模17-27
• 2.1 風(fēng)電站儲(chǔ)能電池需求分析17
• 2.2 各類(lèi)儲(chǔ)能電池的比較與選擇17-19
• 2.2.1 鉛酸電池17-18
• 2.2.2 鋰離子電池18
• 2.2.3 鈉硫電池18-19
• 2.2.4 全釩液流電池19
• 2.3 全釩液流電池建模與仿真19-26
• 2.3.1 全釩液流電池工作原理19-21
• 2.3.2 全釩液流電池的等效電路模型21-23
• 2.3.3 全釩液流電池的建模23-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量配置27-34
• 3.1 儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)27-28
• 3.1.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益27-28
• 3.1.2 目標(biāo)函數(shù)28
• 3.2 儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化模型的約束條件28-30
• 3.2.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)電量缺額率28-29
• 3.2.2 約束條件29-30
• 3.3 粒子群算法30-32
• 3.3.1 粒子群算法的原理30-31
• 3.3.2 粒子群算法的流程31-32
• 3.4 算例分析32-33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 第四章 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率變換器及其控制34-48
• 4.1 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的配置方式34-35
• 4.2 能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)35-37
• 4.3 DC/DC變流器的工作原理及控制策略37-39
• 4.3.1 DC/DC變流器的工作原理37-38
• 4.3.2 基于滯環(huán)控制的雙環(huán)控制策略38-39
• 4.4 DC/AC變流器的數(shù)學(xué)模型及控制策略39-44
• 4.4.1 PWM整流器的數(shù)學(xué)模型39-42
• 4.4.2 基于前饋解耦的PQ控制策略42-44
• 4.5 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電控制44-45
• 4.6 仿真分析45-47
• 4.7 本章小結(jié)47-48
• 第五章 風(fēng)電功率平滑中的儲(chǔ)能電池SOC調(diào)節(jié)48-57
• 5.1 衡量電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行工況的指標(biāo)48-49
• 5.2 風(fēng)電功率波動(dòng)的平滑目標(biāo)49-50
• 5.2.1 移動(dòng)平均算法原理49-50
• 5.2.2 利用加權(quán)移動(dòng)平均算法獲取風(fēng)電功率波動(dòng)的平滑目標(biāo)50
• 5.3 模糊控制儲(chǔ)能電池SOC的控制策略設(shè)計(jì)50-53
• 5.3.1 模糊語(yǔ)言變量及隸屬度函數(shù)51-52
• 5.3.2 模糊控制規(guī)則設(shè)計(jì)52
• 5.3.3 解模糊過(guò)程52-53
• 5.4 算例仿真與分析53-56
• 5.4.1 有無(wú)電池SOC調(diào)節(jié)的風(fēng)電平滑效果比較54-55
• 5.4.2 模糊控制法對(duì)電池SOC的調(diào)節(jié)效果55-56
• 5.5 本章小結(jié)56-57
• 第六章 總結(jié)57-59
• 6.1 全文總結(jié)57-58
• 6.2 工作展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-61
• 在讀期間公開(kāi)發(fā)表的論文61-62
• 致謝62

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7 本報(bào)記者 高曉娟;南都電源：業(yè)績(jī)有望走出低谷[N];中國(guó)證券報(bào);2011年

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