儲能及FACTS在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

【摘要】：傳統(tǒng)化石能源的枯竭及環(huán)境污染的加劇,促進了社會對新能源發(fā)電技術(shù)的需求,并網(wǎng)問題、輸出功率的波動性問題及電能質(zhì)量問題是新能源發(fā)電技術(shù)的幾個研究重點,本文將從光伏發(fā)電并網(wǎng)、微電網(wǎng)控制、混合儲能平抑功率波動及FACTS在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用等方面展開研究。本文首先對比分析了新能源發(fā)電的幾種組織形式(集中式與分布式新能源發(fā)電、微電網(wǎng)與主動配電網(wǎng))的特點與發(fā)展現(xiàn)狀,總結(jié)了各種電力儲能技術(shù)的原理與特性,闡述了功率預(yù)測與混合儲能優(yōu)化配置的意義及研究現(xiàn)狀,總結(jié)了混合儲能協(xié)調(diào)控制的功率分配方式與電路拓補結(jié)構(gòu),分析了FACTS在新能源發(fā)電中應(yīng)用的必要性。在分析光伏電池等效電路的基礎(chǔ)上,給出了由相關(guān)參數(shù)計算光伏電池實際輸出電流的方法；建立了光伏電池的仿真模型,仿真分析了光伏電池在不同光照強度下與不同電池溫度下的U-I特性與P-U特性,仿真結(jié)果與實際情況相符；建立了基于電壓擾動觀察法的MPPT控制仿真模型,模型在光照強度與電池溫度變化時,有良好的跟蹤精度與調(diào)節(jié)速度；建立了光伏發(fā)電并網(wǎng)仿真模型,并網(wǎng)電流正弦性良好,且與電網(wǎng)電壓同步,模型在光照強度與電池溫度變化時,有良好的跟蹤精度與調(diào)節(jié)速度。建立了微電網(wǎng)控制的仿真模型,實現(xiàn)了微電網(wǎng)的恒功率PQ控制、P-f與Q-V下垂控制、恒壓恒頻v/f控制。在分析蓄電池等效電路的基礎(chǔ)上,仿真分析了蓄電池開路電壓隨荷電狀態(tài)的變化特性,脈沖電流放電時蓄電池的端電壓特性,仿真結(jié)果與實際情況相符；建立了蓄電池恒電流與恒電壓放電的仿真模型；在分析超級電容等效電路的基礎(chǔ)上,建立了超級電容恒電流充電的仿真模型；分析了雙向Buck-Boost變換器、雙向Buck/Boost變換器、雙向Cuk變換器與雙向Zeta-Sepic變換器的結(jié)構(gòu)與特性；利用雙向Buck-Boost變換器仿真實現(xiàn)了蓄電池與超級電容混合儲能對功率波動的平抑。分析了SVC、SVG、APF、DVR與SSTS的結(jié)構(gòu)與特性,分別建立了含光伏發(fā)電及SVC、SVG、APF、DVR與SSTS的仿真電路,仿真結(jié)果表明,SVC與SVG能有效地對系統(tǒng)進行無功補償,APF能有效地治理光伏并網(wǎng)電流中的諧波,DVR能在光伏電源電壓降落后有效地提供電壓支撐作用,SSTS能夠在光伏電源出現(xiàn)故障后快速將負載切換至備用電源電路。本文提出了一種基于無功功率波動頻率劃分的SVC與SVG協(xié)調(diào)控制方法,兼顧了SVC單位容量成本低但響應(yīng)速度慢,SVG響應(yīng)速度快但單位容量成本高的特點,取長補短,既達到比較經(jīng)濟地進行無功補償?shù)哪康?又可實現(xiàn)對快速變化無功的精確跟蹤,以改善電壓閃變現(xiàn)象。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 微電網(wǎng) 混合儲能 防調(diào)控制 FACTS
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 第一章 緒論7-24
• 1.1 新能源發(fā)電組織形式7-14
• 1.1.1 集中式與分布式新能源發(fā)電7-8
• 1.1.2 微電網(wǎng)特點及發(fā)展現(xiàn)狀8-12
• 1.1.3 主動配電網(wǎng)特點及發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.2 混合儲能技術(shù)特點及現(xiàn)狀14-20
• 1.2.1 儲能的分類及特性14-17
• 1.2.2 功率預(yù)測與儲能配置17-18
• 1.2.3 混合儲能協(xié)調(diào)控制18-20
• 1.3 FACTS在新能源發(fā)電中的應(yīng)用20-22
• 1.4 本文主要工作22-24
• 第二章 光伏發(fā)電及微電網(wǎng)控制建模24-42
• 2.1 光伏發(fā)電及并網(wǎng)建模仿真24-34
• 2.1.1 光伏電池建模仿真24-27
• 2.1.2 光伏發(fā)電最大功率跟蹤27-32
• 2.1.3 光伏發(fā)電并網(wǎng)仿真32-34
• 2.2 微電網(wǎng)控制建模仿真34-41
• 2.2.1 PQ控制建模仿真34-38
• 2.2.2 P-f與Q-V下垂控制建模及仿真38-39
• 2.2.3 V/f控制建模及仿真39-41
• 2.3 本章小結(jié)41-42
• 第三章 混合儲能平抑功率波動分析42-54
• 3.1 蓄電池建模及仿真42-47
• 3.2 超級電容建模及仿真47-48
• 3.3 雙向直流變換器分析48-52
• 3.4 平抑功率波動仿真分析52-53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 第四章 FACTS在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用研究54-68
• 4.1 SVC的無功補償作用分析54-56
• 4.2 SVG的無功補償作用分析56-58
• 4.3 SVC與SVG的協(xié)調(diào)控制研究58-60
• 4.4 APF的諧波治理作用分析60-63
• 4.5 DVR的電壓支撐作用分析63-64
• 4.6 SSTS的快速切換作用分析64-67
• 4.7 本章小結(jié)67-68
• 第五章 總結(jié)與展望68-70
• 致謝70-71
• 參考文獻71-74
• 作者簡介74

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