【摘要】：可再生能源發(fā)電的輸出功率具有波動性和間歇性的特點(diǎn),給電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來顯著的不利影響,限制了可再生能源發(fā)電大規(guī)模接入電網(wǎng)的能力。在保證既有電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下,如何提高可再生能源發(fā)電的滲透率成為亟需解決的問題。電池儲能系統(tǒng)是提高可再生能源接入電網(wǎng)的有效手段,對提高電網(wǎng)中可再生能源的滲透率,解決日益增長的能源需求有重要意義。電池儲能系統(tǒng)的應(yīng)用面臨著的一些關(guān)鍵技術(shù)難題,如有功功率和無功功率的分配與控制問題、儲能電池的荷電狀態(tài)變化帶來的功率輸出受限問題、儲能機(jī)組的工況切換帶來的沖擊問題、變流器的并聯(lián)帶來環(huán)流問題等。以上問題對應(yīng)儲能系統(tǒng)的不同層級,需要從儲能電站層,儲能機(jī)組層和變流器層去開展進(jìn)一步的分析研究。本文從系統(tǒng)角度入手,提出包括電網(wǎng)控制層、能量控制層、功率控制層和電流控制層共四層架構(gòu)的儲能系統(tǒng)控制策略,分別設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制策略。主要工作如下:1.為了響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的功率調(diào)度指令,減少控制誤差,提出基于狀態(tài)分類的功率控制策略。該控制策略根據(jù)儲能機(jī)組的狀態(tài)與有功功率之間的關(guān)系,提出了一種基于狀態(tài)分類的儲能電站有功功率分配算法,并應(yīng)用于儲能電站的有功功率控制中,可以有效地均衡儲能電池的儲能能量,保證各儲能機(jī)組的功率調(diào)度能力,從而減少有功功率控制誤差;提出了一種基于狀態(tài)分類的儲能電站的無功功率分配算法,并應(yīng)用于儲能電站的無功功率控制中,可以有效地利用儲能機(jī)組的無功輸出能力,從而減少發(fā)電場專用無功補(bǔ)償裝置的配置。2.為了保持儲能電池的充放電能力,同時(shí)延長其使用壽命,提出了一種基于電池荷電狀態(tài)反饋的能量控制策略。該策略根據(jù)儲能電池組的荷電狀態(tài),低頻疊加充放電功率,實(shí)現(xiàn)儲能電池的能量調(diào)節(jié),從而保證儲能電池的充放電能力,而且有效地延長了使用壽命。3.針對儲能變流器在工況切換產(chǎn)生的電壓和電流閃變的問題,提出了一種儲能變流器的柔性功率控制策略,將儲能變流器運(yùn)行工況的切換統(tǒng)一為直流電流控制器、交流電流控制器和無功功率控制器的動態(tài)限幅閾值的改變,并應(yīng)用于儲能變流器的功率控制中,實(shí)現(xiàn)運(yùn)行工況的柔性無沖擊切換。4.針對變流器模塊級并聯(lián)產(chǎn)生的零序環(huán)流問題,提出一種基于雙載波調(diào)制和比例諧振控制的零序環(huán)流抑制策略。該策略通過雙載波調(diào)制抑制高頻零序環(huán)流,通過零序環(huán)流閉環(huán)的比例諧振控制抑制低頻零序環(huán)流,兩種的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)零序環(huán)流的抑制�；谝陨系难芯抗ぷ�,將本文設(shè)計(jì)的儲能系統(tǒng)控制策略應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)樣機(jī),進(jìn)行了不同層級的運(yùn)行試驗(yàn)。運(yùn)行試驗(yàn)的結(jié)果表明:本文設(shè)計(jì)的儲能控制系統(tǒng)在滿足接入電網(wǎng)基本要求的基礎(chǔ)上,具有工況切換平滑、零序環(huán)流小的優(yōu)點(diǎn),且通過電池的能量管理,可以有效地調(diào)節(jié)電池儲存的能量,減少了電池的等效循環(huán)壽命,從而可以延長電池的使用壽命。
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【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM910;TM46
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本文編號：2271416