分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)混合儲(chǔ)能容量配置研究

【摘要】：分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的輸出功率由于受到太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、溫度、云層遮蔽等因素的影響而具有間歇性及隨機(jī)性，本文以光伏電池陣列輸出功率為3.5kW的戶用型分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)為研究對(duì)象，以減小光伏并網(wǎng)系統(tǒng)入網(wǎng)功率的波動(dòng)性與間歇性為目標(biāo)，對(duì)其進(jìn)行混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量配置。 論文首先闡述了課題研究的背景及意義，介紹了國(guó)內(nèi)外分布式發(fā)電并網(wǎng)及光伏發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化配置的相關(guān)研究。然后，對(duì)分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，建立了光伏電池的工程用數(shù)學(xué)模型，在此模型的基礎(chǔ)上基于太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)和歷史溫度數(shù)據(jù)對(duì)一年中光伏電池陣列的輸出功率進(jìn)行了計(jì)算；從充放電功率與荷電狀態(tài)的關(guān)系出發(fā)，建立了混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；通過(guò)上海市統(tǒng)計(jì)年鑒的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的全年負(fù)荷用電數(shù)據(jù)進(jìn)行了仿真計(jì)算。 接著，提出了混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的分級(jí)控制策略，從系統(tǒng)級(jí)和裝置級(jí)對(duì)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行遞進(jìn)式控制。系統(tǒng)級(jí)控制策略根據(jù)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)入網(wǎng)功率的控制目標(biāo)生成混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率指令值，裝置級(jí)控制策略根據(jù)系統(tǒng)級(jí)生成的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率指令值生成蓄電池及超級(jí)電容的充放電功率指令值。 針對(duì)系統(tǒng)級(jí)控制策略，本文對(duì)常見(jiàn)的功率平滑控制策略進(jìn)行了分析和比較，并選定了一階濾波法作為本文的控制策略?？紤]到實(shí)際運(yùn)行中超級(jí)電容和蓄電池的最大充放電功率和最大容量都是一定的，本文加入充放電功率和荷電狀態(tài)的約束條件對(duì)一階濾波法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種考慮到功率和容量的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略，對(duì)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的仿真計(jì)算即是基于該改進(jìn)后的控制策略。 本文將混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量配置過(guò)程分為兩步進(jìn)行，首先在以小時(shí)為步長(zhǎng)的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對(duì)光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的全年運(yùn)行情況進(jìn)行仿真，計(jì)算得到不同的混合儲(chǔ)能容量配置方案下評(píng)價(jià)指標(biāo)的值，比較后得到最佳的蓄電池的容量配置，然后在光伏發(fā)電系統(tǒng)的步長(zhǎng)更小的光伏系統(tǒng)歷史發(fā)電功率數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對(duì)超級(jí)電容的容量進(jìn)行配置，通過(guò)算例計(jì)算驗(yàn)證了該配置方法以及改進(jìn)后的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略的有效性和可行性。 本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于：1)在一階濾波法的基礎(chǔ)上，考慮到混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率和容量約束，提出了改進(jìn)的控制策略；2)提出了執(zhí)行失誤率作為混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)，直觀體現(xiàn)了容量配置方案與控制策略的配合度，在儲(chǔ)能系統(tǒng)選用不同的控制策略時(shí)具有一定的通用性；3)提出了兩步式的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置方法，將鉛酸蓄電池與超級(jí)電容的容量配置過(guò)程分為兩步進(jìn)行，降低了計(jì)算的復(fù)雜程度和計(jì)算量，并通過(guò)實(shí)際算例計(jì)算驗(yàn)證了其可行性和有效性。 【關(guān)鍵詞】：分布式光伏發(fā)電 混合儲(chǔ)能 容量配置 控制策略 分級(jí)控制
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 課題研究背景及其意義14-16
• 1.2 分布式發(fā)電并網(wǎng)的主要研究方向16-17
• 1.3 國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化配置研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 本文主要工作19-20
• 第二章 基于混合儲(chǔ)能的分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)20-34
• 2.1 分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)20-21
• 2.2 光伏電池及其特性21-29
• 2.2.1 光伏電池的等效電路21-24
• 2.2.2 光伏電池的特性24-26
• 2.2.3 光伏電池輸出功率的計(jì)算26-29
• 2.3 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的建模29-31
• 2.3.1 儲(chǔ)能技術(shù)介紹29
• 2.3.2 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的模型29-31
• 2.4 分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)荷計(jì)算31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 第三章 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制策略34-52
• 3.1 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的分級(jí)控制34-35
• 3.2 系統(tǒng)級(jí)控制策略35-38
• 3.2.1 以平滑入網(wǎng)功率為目標(biāo)的控制策略35-36
• 3.2.2 以獲得指定輸出為目標(biāo)的控制策略36-38
• 3.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)38-39
• 3.3.1 入網(wǎng)功率的平滑度38
• 3.3.2 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的最大充放電功率38
• 3.3.3 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的最大容量38-39
• 3.4 算例分析39-51
• 3.4.1 以平滑入網(wǎng)功率為目標(biāo)的控制策略算例計(jì)算與分析39-45
• 3.4.2 以獲得指定輸出為目標(biāo)的控制策略算例計(jì)算與分析45-48
• 3.4.3 各種控制策略的比較48-50
• 3.4.4 裝置級(jí)控制的算例計(jì)算與分析50-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第四章 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量配置52-74
• 4.1 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)配置方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)52-55
• 4.1.1 執(zhí)行偏差率52-53
• 4.1.2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)年度總收益53-55
• 4.2 考慮到功率和容量約束的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略55-60
• 4.3 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置60-64
• 4.3.1 蓄電池的容量配置60-63
• 4.3.2 超級(jí)電容的容量配置63-64
• 4.4 算例分析64-72
• 4.5 本章小結(jié)72-74
• 第五章 結(jié)論和展望74-76
• 5.1 結(jié)論74-75
• 5.2 展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-78
• 致謝78-79
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄及成果79

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