混合儲能系統(tǒng)在含風(fēng)電電網(wǎng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、我國目前的電力供應(yīng)仍以火電和水電為主，風(fēng)電、光伏等規(guī)模非常小，電力能源結(jié)構(gòu)極不合理。為此，國家提出了發(fā)展新能源發(fā)電，鼓勵可再生等清潔能源綜合利用的政策。而合理并有效地利用可再生能源是今解決當(dāng)前能源危機(jī)、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的緊迫任務(wù)，具有十分重要的戰(zhàn)略意義。在可再生能源中，風(fēng)力發(fā)電是當(dāng)今技術(shù)最為成熟的發(fā)電方式，風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行是風(fēng)能大規(guī)模開發(fā)利用的最有效方式。風(fēng)電接入電網(wǎng)后，由于風(fēng)電的不確定性、波動性等特點(diǎn)，對電網(wǎng)的運(yùn)行與控制產(chǎn)

2、生諸多不利影響。因此，開展風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行與平穩(wěn)控制的研究勢在必行。本文基于混合儲能技術(shù)，對含風(fēng)電電網(wǎng)的運(yùn)行與控制問題進(jìn)行了深入的研究。
　　在詳細(xì)分析風(fēng)速、風(fēng)機(jī)及變流器模型的基礎(chǔ)上，建立了電壓源型雙PWM變流器在三相ABC靜止坐標(biāo)系和兩相dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，提出了雙饋感應(yīng)電機(jī)(DFIG)矢量控制策略。轉(zhuǎn)子側(cè)變流器(RSC)采用定子磁鏈定向的轉(zhuǎn)子電流控制策略，網(wǎng)側(cè)變流器(GSC)采用定子電壓定向的控制策略，通過仿真驗(yàn)證了對

3、轉(zhuǎn)子側(cè)和網(wǎng)側(cè)變流器采用的控制策略所獲得的控制性能。
　　分析了超級電容與蓄電池的儲能特性，建立了各自的模型。構(gòu)建了由超級電容器經(jīng)DC/DC變流器與蓄電池并聯(lián)組成的混合儲能系統(tǒng)并建立其數(shù)學(xué)模型，對其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及運(yùn)行機(jī)理進(jìn)行了理論分析。通過仿真與實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了由超級電容與蓄電池所組成的混合儲能系統(tǒng)具有的高功率密度、高能量密度以及使用壽命長等特點(diǎn)。
　　對電網(wǎng)發(fā)生故障及轉(zhuǎn)子撬棒保護(hù)投入期間DFIG的暫態(tài)運(yùn)行特性進(jìn)行了分析，提出了電網(wǎng)

4、在故障情況下DFIG低電壓穿越控制策略。分析了轉(zhuǎn)子撬棒保護(hù)電阻對轉(zhuǎn)子電流及變流器直流母線電壓的影響，給出了轉(zhuǎn)子撬棒保護(hù)電阻的選取原則。通過仿真，分析了轉(zhuǎn)子撬棒保護(hù)在不同撬棒電阻、不同電壓跌落深度、不同的撬棒保護(hù)投入時間對DFIG暫態(tài)行為的影響。針對電網(wǎng)電壓跌落深度的不同，對風(fēng)機(jī)及變流器采取了不同的保護(hù)策略。當(dāng)小值電壓跌落時，主要依靠改進(jìn)對轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的控制來提高其低電壓穿越能力;而當(dāng)大值電壓跌落時，依靠超級電容器并結(jié)合轉(zhuǎn)子撬棒保護(hù)來提高

5、風(fēng)機(jī)的低電壓穿越能力。
　　建立了計(jì)及混合儲能平抑風(fēng)光功率波動的微電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，模型中以微電網(wǎng)運(yùn)行成本最小為目標(biāo)，目標(biāo)函數(shù)中包含了燃料費(fèi)用、排污懲罰費(fèi)用和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用等。在優(yōu)化算例中采用了改進(jìn)的微分進(jìn)化算法對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。算例結(jié)果驗(yàn)證了所建立模型的可行性和有效性。
　　建立了包含風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電成本和汽輪機(jī)閥點(diǎn)效應(yīng)成本的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型，采用改進(jìn)的微分進(jìn)化算法進(jìn)行了求解。通過對含有風(fēng)電機(jī)組和混合儲能系統(tǒng)的IE