含蓄電池儲能的分布式光伏發(fā)電控制策略研究

【摘要】：能源匱乏、環(huán)境污染以及電力需求增長給新能源分布式發(fā)電帶來良好的發(fā)展契機。而在分布式發(fā)電系統(tǒng)中增加儲能裝置,能使其利用潛力更大,不僅能夠為負載不間斷供電,也可以更好的滲透于大電網(wǎng)中。合理有效的分布式電源控制技術是實現(xiàn)分布式電源與大電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電的關鍵,成為近些年研究的熱點。 本文首先闡述光伏發(fā)電和蓄電池儲能系統(tǒng)原理和特性。以并網(wǎng)逆變器作為分布式電源并網(wǎng)接口方式,研究兩種控制策略：PQ控制和下垂控制,介紹其原理,并在Simulink中搭建模型進行仿真驗證。 其次,研究了前級電源光伏-蓄電池發(fā)電系統(tǒng)。針對光伏組網(wǎng)單元直流側蓄電池雙向DC/DC變換器研究了兩種控制方法：功率外環(huán)電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán),并在模擬光照強度變化情況下進行仿真對比,結果表明功率外環(huán)電流內(nèi)環(huán)能精準控制蓄電池輸出功率,但不能直接控制直流母線電壓,會隨著能量波動而波動；而電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)能直接對直流母線電壓進行控制,利用直流母線電壓高低來間接控制輸出功率,更符合分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的實際應用,有效防止非計劃性孤島等情況,確保逆變器輸出穩(wěn)定。驗證了通過蓄電池的充放電控制,能平抑光伏電池輸出波動,保證逆變器前端直流母線電壓很好地穩(wěn)定在額定值。 再次,設計了改進型的下垂控制。針對傳統(tǒng)的V-Q下垂控制因未考慮線路壓降情況導致無功分配有不準確、以及采用下垂控制造成的系統(tǒng)電壓頻率的誤差,對下垂控制算法進行改進,通過引入線路壓降和頻率電壓算法恢復有效地改善了無功分配不準和電壓頻率偏離額定值的情況。 最后,將光-儲系統(tǒng)接入微電網(wǎng)運行,搭建微電網(wǎng)仿真模型,研究其運行特性和控制策略。針對并網(wǎng)孤島運行兩種模式的平滑切換,研究了單模式和雙模式控制策略,并各自進行仿真算例與對比。在PQ-Droop切換控制下,分析切換過程中波動振蕩較大的原因,當DG提供的功率無法滿足負荷所需,功率差額較大,無法平滑切換的情況,為保證對重要負荷的不間斷供電,需切除次要負荷動作,研究了切負荷方法,比較一次切負荷和分開切負荷對于降低切換暫態(tài)振蕩的效果。結果表明分開切負荷能有效降低暫態(tài)振蕩,使得平穩(wěn)過渡并穩(wěn)定運行于孤島運行模式。 【關鍵詞】：分布式電源 光伏發(fā)電 蓄電池儲能 下垂控制 孤島/并網(wǎng)雙模式 平滑切換
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM615;TM912
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 目錄9-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 分布式發(fā)電技術12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 分布式發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)標準13-14
• 1.5 論文主要工作14-16
• 第2章 光伏發(fā)電系統(tǒng)與蓄電池儲能系統(tǒng)16-23
• 2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)16-20
• 2.1.1 光伏電池特性簡介16-18
• 2.1.2 光伏電池最大功率點跟蹤技術18-19
• 2.1.3 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)類型19-20
• 2.2 蓄電池儲能系統(tǒng)20-22
• 2.2.1 蓄電池電路模型介紹20
• 2.2.2 蓄電池的充放電控制方式20-21
• 2.2.3 蓄電池的容量選擇21-22
• 2.3 分布式電源接口形式22
• 2.4 本章小結22-23
• 第3章 光伏發(fā)電系統(tǒng)中并網(wǎng)逆變器控制策略23-38
• 3.1 三相PWM逆變器建模與濾波器設計23-29
• 3.1.1 基于dq坐標系下的三相逆變器模型23-25
• 3.1.2 濾波器參數(shù)設計25-26
• 3.1.3 變換器參數(shù)設計26-27
• 3.1.4 鎖相環(huán)技術27-29
• 3.2 并網(wǎng)逆變器的控制策略29-37
• 3.2.1 PQ控制29-33
• 3.2.2 下垂控制33-37
• 3.3 本章小結37-38
• 第4章 含蓄電池儲能的光伏發(fā)電系統(tǒng)功率控制策略38-52
• 4.1 含蓄電池儲能的光伏發(fā)電功率平抑系統(tǒng)結構38-40
• 4.1.1 光伏發(fā)電功率控制系統(tǒng)結構38
• 4.1.2 功率波動對電網(wǎng)的影響38-39
• 4.1.3 雙向DC/DC變換器的參數(shù)設計39-40
• 4.2 光伏DG直流側蓄電池儲能系統(tǒng)控制40-42
• 4.2.1 儲能系統(tǒng)的運行工況40-41
• 4.2.2 蓄電池雙向DC/DC變換器控制策略41-42
• 4.3 雙向DC/DC變流器采用不同控制方法的仿真研究42-47
• 4.3.1 對蓄電池充放電采用功率外環(huán)電流內(nèi)環(huán)控制43-45
• 4.3.2 對蓄電池充放電采用電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)控制45-47
• 4.4 基于蓄電池儲能的光伏發(fā)電系統(tǒng)功率控制47-51
• 4.5 本章小結51-52
• 第5章 光-儲系統(tǒng)接入微電網(wǎng)運行控制策略研究52-79
• 5.1 微電網(wǎng)的運行模式52-53
• 5.2 并聯(lián)DG獨立運行功率分配控制策略53-64
• 5.2.1 分布式電源并聯(lián)有功負荷分配54-58
• 5.2.2 分布式電源并聯(lián)無功負荷分配58-62
• 5.2.3 頻率電壓恢復算法62-64
• 5.3 微電網(wǎng)的運行模式平滑切換控制策略研究64-71
• 5.3.1 平滑切換控制策略研究64-65
• 5.3.2 并網(wǎng)和孤島兩種模式采用下垂控制65-68
• 5.3.3 并網(wǎng)PQ-孤島Droop控制68-71
• 5.3.4 兩種平滑切換控制策略比較71
• 5.4 切負荷仿真71-77
• 5.4.1 單機切負荷72-75
• 5.4.2 多機切負荷75-77
• 5.5 本章小結77-79
• 結論與展望79-81
• 致謝81-82
• 參考文獻82-86
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文及參與科研項目86

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