【摘要】：隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展,電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,風(fēng)電、光伏等間歇性能源不斷增加,電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也變得越來越復(fù)雜。儲能技術(shù)對于提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、改善電能質(zhì)量、輔助新能源發(fā)電并網(wǎng)等方面具有重要意義,得到了世界各國的廣泛關(guān)注。在諸多電能存儲技術(shù)中,超導(dǎo)磁儲能(Superconducting Magnetic Energy Storage,SMES)將電能以磁場能的形式儲存于超導(dǎo)磁體,在響應(yīng)速度、動態(tài)功率補(bǔ)償、充放電次數(shù)、壽命等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢,具有廣闊的應(yīng)用前景。由于超導(dǎo)材料的自身特性以及功率變換系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)等方面的制約,欲實(shí)現(xiàn)單機(jī)數(shù)十MJ級的SMES仍然存在較大的困難。因此,本論文提出了模塊化超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)(M-SMES:Modular SMES),旨在通過先進(jìn)的控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)SMES的模塊化集成、分散布局,用于增強(qiáng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、改善供電品質(zhì)、提升電網(wǎng)接納間歇性新能源的能力,對SMES在電力系統(tǒng)的應(yīng)用推廣具有重要意義。本論文在M-SMES拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、協(xié)調(diào)運(yùn)行2個(gè)層次開展了深入研究,主要工作及成果如下:(1)明確了“模塊化”的概念,從單體SMES建模的入手,在磁體和電力電子變換器兩個(gè)層面延申,提出了M-SMES的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其控制的設(shè)計(jì)方法;(2)根據(jù)SMES磁體的不同特性和運(yùn)行工況,從同步運(yùn)行、分布運(yùn)行、分散運(yùn)行三個(gè)方面探討了M-SMES的協(xié)調(diào)運(yùn)行方式及相應(yīng)的功率分配策略,并驗(yàn)證了該策略的有效性;(3)建立了M-SMES的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評估模型,利用該模型計(jì)算了單臺大容量SMES與M-SMES的成本。介紹了全壽命周期成本模型,對比分析了蓄電池以及其與單臺SMES、M-SMES組成的混合儲能的總成本,說明了M-SMES在經(jīng)濟(jì)性上應(yīng)用的可行性。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM26;TM73
【圖文】：

容進(jìn)行穩(wěn)壓。（a） 電流源型 （b） 電壓源型圖2-2 電壓源型和電流源性功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)VSC 及 CSC 都能實(shí)現(xiàn)在 P、Q 平面內(nèi)的四象限獨(dú)立控制，比較這兩種變流器的性能，主要有以下幾點(diǎn)差異：1）CSC 比 VSC 結(jié)構(gòu)簡單、控制相對容易超導(dǎo)磁體具有電流源的特性，可直接與 CSC 的直流側(cè)并聯(lián)。這種結(jié)構(gòu)控制相對容易、且開關(guān)損耗小。相對而言，超導(dǎo)磁體要通過斬波器后才能與 VSC 的直流側(cè)相連，因此在功率交換時(shí)需要考慮變流器和斬波器的協(xié)同控制，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、控制難度更大。2）VSC 更利于超導(dǎo)磁體的穩(wěn)定運(yùn)行VSC 中含有一個(gè)斬波器，在配合變流器進(jìn)行功率變換時(shí)，同時(shí)起到了隔離磁體與電網(wǎng)的作用。磁體本身的參數(shù)和工況與裝置整體的輸出沒有直接的關(guān)系

12 1555.00設(shè)置變量數(shù)目為 2，即兩臺 SMES，得到優(yōu)化結(jié)果如圖 3-26 和表 3-8 所示。圖3-26 使用遺傳算法進(jìn)行功率分配的收斂曲線表3-8 功率分配優(yōu)化結(jié)果節(jié)點(diǎn)編號 24 30P/kW 347.194 252.805ΔU20.00284從圖 3-26 可得，隨著子代數(shù)目的增加，目標(biāo)函數(shù)值會趨于平穩(wěn)，逐漸收斂。當(dāng)遺傳到第 51 代時(shí)，目標(biāo)函數(shù)值的波動收斂在要求范圍 10-6以內(nèi)，此時(shí)的優(yōu)化結(jié)果符合要求，當(dāng)在 24 節(jié)點(diǎn)處分配的 SMES 功率為 347.194kW、在 30 節(jié)點(diǎn)處分配的 SMES 功率為 252.805kW 時(shí)，電壓偏移量值為 0.00284。此結(jié)果可作為多點(diǎn)分布，即 SMES 分散式分布時(shí)特定節(jié)點(diǎn)的總功率參考值 Pref。為了進(jìn)一步研究多點(diǎn)布置和單點(diǎn)布置對電網(wǎng)的影響，在工況相同的情況下，對比了兩種方式的仿真結(jié)果

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2793277