基于光伏發(fā)電的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)研究

【摘要】：隨著社會(huì)進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)發(fā)展,現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)已經(jīng)無(wú)法滿足人類(lèi)需求,需要借助新能源緩解能源危機(jī)。光伏能源以其清潔環(huán)保,能量巨大等優(yōu)點(diǎn)備受矚目,成為全球各國(guó)爭(zhēng)先研究的重點(diǎn)對(duì)象。然而,單一光伏發(fā)電方式在天氣狀況不理想的情況下,可能無(wú)法滿足用戶端正常需求。此時(shí),加入儲(chǔ)能系統(tǒng)即可保證能量正常輸出,不再受日照強(qiáng)度、時(shí)間長(zhǎng)短等外部環(huán)境因素的影響。本文首先介紹光伏發(fā)電系統(tǒng)主要組成,分別給出光伏電池、鉛酸蓄電池以及超級(jí)電容器基本工作原理與相應(yīng)數(shù)學(xué)模型,重點(diǎn)分析光伏電池P-U特性與I-U特性,對(duì)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)元件各自充放電特性進(jìn)行仿真分析。系統(tǒng)采用基于光伏發(fā)電的蓄電池-超級(jí)電容器混合儲(chǔ)能結(jié)構(gòu),利用高功率密度的超級(jí)電容器提供系統(tǒng)沖擊功率部分,在降低沖擊功率對(duì)蓄電池壽命的影響的同時(shí),減少混合儲(chǔ)能系統(tǒng)蓄電池容量配置。其次,構(gòu)建整個(gè)混合儲(chǔ)能系統(tǒng),并根據(jù)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)10種基本工作狀態(tài)以及負(fù)載需求,使單向DC/DC變換器與雙向DC/DC變換器在不同工作狀態(tài)之間靈活切換。針對(duì)不同功率變換器的不同工作模式,采用不同的控制方法。單向DC/DC變換器在最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)工作模式與恒壓工作模式下分別采用電導(dǎo)增量法與PID補(bǔ)償控制法;雙向DC/DC變換器在Buck與Boost工作模式下采用雙向電壓-電流環(huán)控制策略。綜合光伏電池、蓄電池以及超級(jí)電容器充放電特性,給出一種混合儲(chǔ)能系統(tǒng)能量控制策略,確保能量在系統(tǒng)中合理有效的流動(dòng)。最后,給出變換器參數(shù)設(shè)計(jì),在Matlab/simulink環(huán)境下搭建系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真分析,驗(yàn)證工作狀態(tài)與控制策略正確性。結(jié)果表明,不同工作狀態(tài)之間的切換與混合儲(chǔ)能元件之間的配合完全符合要求,除此,通過(guò)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)阻性負(fù)載與阻感負(fù)載的對(duì)比,證明該系統(tǒng)的可行性與必要性。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 蓄電池 超級(jí)電容器 混合儲(chǔ)能 能量管理
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 光伏發(fā)電研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.1 儲(chǔ)能技術(shù)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 混合儲(chǔ)能研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 課題主要研究工作13-14
• 第2章 獨(dú)立光伏系統(tǒng)的主要組成及特性分析14-27
• 2.1 系統(tǒng)的主要組成14
• 2.2 光伏電池特性14-18
• 2.2.1 工作過(guò)程14
• 2.2.2 等效電路分析14-15
• 2.2.3 工程用數(shù)學(xué)模型與分析15-18
• 2.3 蓄電池模型及特點(diǎn)18-22
• 2.3.1 基本工作原理18
• 2.3.2 等效電路模型18-21
• 2.3.3 特性分析21-22
• 2.4 超級(jí)電容器的模型及特點(diǎn)22-26
• 2.4.1 基本工作原理22-23
• 2.4.2 等效電路模型23-24
• 2.4.3 特性分析24-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第3章 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略27-47
• 3.1 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)構(gòu)建27-28
• 3.2 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)工作狀態(tài)28-31
• 3.3 單向DC/DC變換器控制策略31-34
• 3.3.1 MPPT工作狀態(tài)31-32
• 3.3.2 恒壓工作狀態(tài)32-34
• 3.4 雙向DC/DC變換器控制策略34-44
• 3.4.1 雙向DC/DC變換器Buck工作狀態(tài)35-41
• 3.4.2 雙向DC/DC變換器Boost工作狀態(tài)41-44
• 3.5 混合系統(tǒng)能量控制策略44-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第4章 獨(dú)立光伏混合儲(chǔ)能系統(tǒng)仿真與分析47-56
• 4.1 變換器參數(shù)選擇47-49
• 4.1.1 開(kāi)關(guān)管選擇47-48
• 4.1.2 電容選擇48-49
• 4.1.3 電感選擇49
• 4.2 系統(tǒng)仿真驗(yàn)證49-55
• 4.2.1 阻性負(fù)載工作狀態(tài)49-54
• 4.2.2 阻感負(fù)載工作狀態(tài)54-55
• 4.3 本章小結(jié)55-56
• 第5章 結(jié)論與展望56-58
• 5.1 結(jié)論56
• 5.2 展望56-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 在學(xué)研究成果61-62
• 致謝62

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