【摘要】：作為高滲透率分布式電源并網(wǎng)的一種管理方案,微電網(wǎng)得到了普遍關(guān)注。儲(chǔ)能裝置作為重要的能量緩沖環(huán)節(jié),在微電網(wǎng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,特別是目前提出的復(fù)合儲(chǔ)能技術(shù),相比于單一儲(chǔ)能表現(xiàn)出諸多優(yōu)勢,在微電網(wǎng)中逐漸得到了研究和應(yīng)用。鑒于復(fù)合儲(chǔ)能成本昂貴,其容量配置的多少直接關(guān)系到微電網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和供電可靠性,同時(shí)對(duì)復(fù)合儲(chǔ)能控制策略的好壞也將影響復(fù)合儲(chǔ)能的推廣和應(yīng)用。因此本文針對(duì)微電網(wǎng)中包含蓄電池和超級(jí)電容器的復(fù)合儲(chǔ)能的容量進(jìn)行優(yōu)化配置,并對(duì)含此復(fù)合儲(chǔ)能、風(fēng)光可再生能源及典型負(fù)荷的微電網(wǎng)控制技術(shù)展開討論和研究。本文首先根據(jù)風(fēng)力、光伏發(fā)電的特點(diǎn)以及儲(chǔ)能裝置的充放電特性,對(duì)微電網(wǎng)中的各微源出力分別建立了數(shù)學(xué)模型。提出一種合理配置復(fù)合儲(chǔ)能容量的能量調(diào)度策略,該策略基于低通濾波原理對(duì)超級(jí)電容和蓄電池的補(bǔ)償功率進(jìn)行分配,并考慮儲(chǔ)能額定功率限值及儲(chǔ)能荷電狀態(tài)(State of Charge, SoC)進(jìn)行功率修正。考慮儲(chǔ)能自身工作限制和系統(tǒng)正常運(yùn)行對(duì)儲(chǔ)能容量配置的約束,建立以包含儲(chǔ)能裝置一次性投資費(fèi)用、運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用的日均成本最低為目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型。提出應(yīng)用具有收斂速度快、全局收斂能力強(qiáng)的量子行為粒子群優(yōu)化(Quantum-behaved Particle Swarm Optimization, QPSO)算法配置復(fù)合儲(chǔ)能的容量。以華北地區(qū)某微電網(wǎng)為實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)算,結(jié)果驗(yàn)證了所提能量調(diào)度策略的合理性,并通過分析配置結(jié)果,與傳統(tǒng)粒子群優(yōu)化(Particle Swarm Optimization, PSO)算法進(jìn)行了對(duì)比,證明QPSO算法可使求解結(jié)果更佳從而使適應(yīng)度值更小,提高了復(fù)合儲(chǔ)能裝置的經(jīng)濟(jì)性。為體現(xiàn)復(fù)合儲(chǔ)能容量優(yōu)化配置過程中能量管理對(duì)復(fù)合儲(chǔ)能的能量分配以及對(duì)各微電源的能量調(diào)度,保證微電網(wǎng)在運(yùn)行工況發(fā)生變化時(shí)能夠穩(wěn)定運(yùn)行,需從下層控制的角度研究含復(fù)合儲(chǔ)能的微電網(wǎng)控制技術(shù)。由于微電網(wǎng)中各個(gè)微源大多通過逆變器接入系統(tǒng)母線,本文對(duì)微電網(wǎng)中常用的下垂控制和恒功率控制兩種控制方式分別進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),通過仿真及結(jié)果分析驗(yàn)證了控制方式的正確性,為搭建微電網(wǎng)整體仿真模型提供了基礎(chǔ)。基于微電源逆變器的設(shè)計(jì),將其具體地應(yīng)用到包含風(fēng)光發(fā)電及復(fù)合儲(chǔ)能的微電網(wǎng)中。首先選擇適用于風(fēng)光發(fā)電及復(fù)合儲(chǔ)能的控制方式,為充分利用風(fēng)機(jī)和光伏裝置發(fā)出的電能,使其按照最大功率情況輸出,選擇恒功率控制方式作為兩者接口逆變器的控制方法；同時(shí),對(duì)應(yīng)能量管理對(duì)復(fù)合儲(chǔ)能的能量分配原則,為使能量密度大的蓄電池補(bǔ)償波動(dòng)平緩的功率分量并為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓和頻率,對(duì)其接口逆變器采用下垂控制,對(duì)超級(jí)電容器接口逆變器采用恒功率控制方式,并詳細(xì)討論了功率參考值獲取方式。然后進(jìn)行組網(wǎng)動(dòng)態(tài)仿真和分析,仿真結(jié)果證明了模型和控制策略的有效性。通過模擬較大功率缺額情況下的仿真工況,對(duì)比復(fù)合儲(chǔ)能與單一蓄電池儲(chǔ)能的仿真結(jié)果,進(jìn)一步驗(yàn)證了微電網(wǎng)系統(tǒng)在負(fù)載需求及微源出力變動(dòng)時(shí),復(fù)合儲(chǔ)能對(duì)暫穩(wěn)態(tài)電壓和頻率的支撐均優(yōu)于單一儲(chǔ)能。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM732;TM46

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