開發(fā)利用風能、太陽能等可再生能源是能源低碳化轉(zhuǎn)型的重要途徑,微電網(wǎng)作為承接分布式可再生能源規(guī)�；尤氲挠行Х绞�,得到廣泛應(yīng)用。受風、光的波動性、間歇性影響,風力發(fā)電、光伏發(fā)電功率波動較大,直接并網(wǎng)時會影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。電池儲能系統(tǒng)（Battery Energy Storage System,BESS）可以有效平抑風力發(fā)電、光伏發(fā)電功率波動,其大規(guī)模應(yīng)用的有效途徑是將電池串并聯(lián)成組,以獲得較高的電壓等級和較大的存儲容量。由于電池制造工藝和運行工況存在差異,電池組內(nèi)單體電池性能出現(xiàn)不一致,平抑功率波動時電池組不規(guī)則充放電會導致電池荷電狀態(tài)（State of Charge,SOC）越限、電池組一致性劣化、部分單體電池過充或過放現(xiàn)象,危及電池使用壽命,削弱儲能電池組調(diào)節(jié)能力。針對上述問題,本文選擇性價比和安全性較高的鉛炭電池為研究對象,基于鉛炭電池運行特性設(shè)計儲能電池組功率控制策略,以改善電池組性能,最大化發(fā)揮儲能系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。分析了鉛炭電池SOC估計方法以及基于電池電流和邊界SOC約束的最大功率狀態(tài)預(yù)測方法。研究了鉛炭電池組不一致的產(chǎn)生原因和表現(xiàn)形式,基于鉛炭電池組充放電實驗揭示了單體... 

【文章來源】：東北電力大學吉林省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１中國電化學儲能總計裝機規(guī)模及其增長率??，－

變化規(guī)律。本章為后續(xù)章節(jié)儲能電池組功率控制策略的制定奠定堅實基矗??２．１鉛炭電池特性??鉛炭電池是為了解決鉛酸電池在部分荷電狀態(tài)工作時負極硫酸鹽化問題而發(fā)明的??｜４１】。傳統(tǒng)鉛酸電池在過放、欠充等情況下，負極生成的硫酸鉛不能被及時充電轉(zhuǎn)化為鉛，??進而附著在負極板上形成致密的硫酸鉛晶體，導致電池負極容量和充電接收能力降低，??影響電池性能的發(fā)揮，縮短電池的使用壽命。為了解決此問題，鉛炭電池將超級電容器??的活性炭應(yīng)用到傳統(tǒng)鉛酸電池上，將鉛負極制造成鉛炭復(fù)合電極Ｉ４２】，示意圖如圖２－１所??＾?側(cè)層—４??：―二Ｉ??鉛酸電池＋ｔ?＾￣非對稱超級電容??－氧化�。海В椋睿�?■－鉛炭混合電極??鉛炭電池??圖２－１鉛炭電池示意圖??炭材料的加入提高了活性物質(zhì)的轉(zhuǎn)化速率，降低了硫酸鉛晶體的生成速度，有效緩??解了負極硫酸鹽化現(xiàn)象，與鉛酸電池的使用壽命相比，鉛炭電池的使用壽命提高了?５？６??倍。炭材料摻入負極操作簡單，鉛炭電池仍然具有很大的成本優(yōu)勢。同時，鉛炭電池也??發(fā)揮了超級電容器短時大容量充電的特點，具有良好的充放電性能。??鉛炭電池在工作原理和生產(chǎn)工藝上也存在一些亟需解決的問題，例如炭材料在鉛炭??電極中的作用原理、鉛炭電極析Ｍ抑制等工作原理問題，炭村料與鉛粉的混合工藝、涂??膏工藝的改進等工藝問題。??－７－??

?第２章鉛炭電池運行特性分析???炭電池靜置４小時后的（７＜ｋ關(guān)于ＳＯＣ的關(guān)系曲線如圖２－２所示，由圖可知，［４與５０匸??存在唯一對應(yīng)關(guān)系，即在０－１００％之間的任意一個ＳＯＣ值，都有唯一對應(yīng)的開路電壓值。??依據(jù)此特點可以利用實驗測得的開路電壓查找對應(yīng)的電池ＳＯＣ值，也可以采用函數(shù)擬合??法求取電池ＳＯＣ值。由于開路電壓不能在線檢測，需要電池靜置一段時間后測量得到，??因此，此方法一般用于實驗室估算電池剩余容量，無法直接應(yīng)用于實際工程中。??２．１６???……；……－丨－…＾??￥．２．０８?：???２．０４??－－－??２．００??０?２０?４０?６０?８０?１００??ＳＯＣ／％??圖２－２?與ＳＯＣ關(guān)系曲線??神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性特點估計電池ＳＯＣ，能夠較好模擬電池的實際動??態(tài)特征％１。一種典型的以Ｓ０Ｃ為輸出的反饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖２－３所示，由圖可知整個??網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包含三部分：輸入層、隱含層和輸出層，其中．輸入層由電池端電壓、工作電??流、放電容量和隱含層輸出的反饋信息組成，經(jīng)過反復(fù)的遞歸迭代運算即可在輸出層輸??出高精度的ＳＯＣ估計值。??＇＇＇＇＇??輸入層?隱含層?輸出層??圖２－３?Ｓ０Ｃ輸出的反饋神經(jīng)Ｎ絡(luò)結(jié)構(gòu)圖??神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的缺點是需要的訓練樣本數(shù)多，計算量大，同時，訓練樣本和訓練方法??的不同會對ＳＯＣ估算精度產(chǎn)生不Ｍ程度的影響。隨矜電池組規(guī)模的擴大，常規(guī)的電池管??理芯片己無法滿足計算要求，人規(guī)模儲能電池組通常采用ＤＳＰ作為控制芯片，進而增加??了系統(tǒng)成本。因此，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法多應(yīng)用于單體電池數(shù)目較少的電池組Ｓ０Ｃ估計。??卡爾曼

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于擴展卡爾曼濾波的鋰電池SOC估算[J]. 王黨樹,王新霞.  電源技術(shù). 2019(09)
[2]電化學儲能在發(fā)電側(cè)的應(yīng)用[J]. 張文建,崔青汝,李志強,余康.  儲能科學與技術(shù). 2020(01)
[3]基于雙鉛碳電池儲能系統(tǒng)的微電網(wǎng)優(yōu)化運行控制策略[J]. 嚴干貴,李洪波,段雙明,朱微,李軍徽,劉瑩.  電力系統(tǒng)自動化. 2019(13)
[4]結(jié)合風功率預(yù)測及儲能能量狀態(tài)的模糊控制策略平滑風電出力[J]. 劉穎明,王維,王曉東,彭朝陽.  電網(wǎng)技術(shù). 2019(07)
[5]電力系統(tǒng)中儲能發(fā)展前景及應(yīng)用關(guān)鍵問題研究[J]. 元博,張運洲,魯剛,徐志成,王芃,楊捷.  中國電力. 2019(03)
[6]超導儲能技術(shù)在可再生能源中的應(yīng)用與展望[J]. 郭文勇,蔡富裕,趙闖,張京業(yè),滕玉平,肖立業(yè).  電力系統(tǒng)自動化. 2019(08)
[7]權(quán)重系數(shù)自適應(yīng)調(diào)整的混合儲能系統(tǒng)多目標模型預(yù)測控制[J]. 林泓濤,姜久春,賈志東,程龍,齊洪峰,韋紹遠.  中國電機工程學報. 2018(18)
[8]電網(wǎng)新功能形態(tài)下儲能技術(shù)的發(fā)展愿景和技術(shù)路徑[J]. 張明霞,閆濤,來小康,陳繼忠,牛萌,徐少華.  電網(wǎng)技術(shù). 2018(05)
[9]考慮儲能參與的含高比例風電互聯(lián)電力系統(tǒng)分散式調(diào)度模型[J]. 任建文,許英強,董圣孝.  電網(wǎng)技術(shù). 2018(04)
[10]光儲協(xié)調(diào)互補平抑功率波動策略及經(jīng)濟性分析[J]. 馬偉,王瑋,吳學智,胡若男,姜久春.  電網(wǎng)技術(shù). 2018(03)

博士論文
[1]生物質(zhì)稻殼炭基添加劑的制備及其在儲能鉛炭電池負極中的應(yīng)用研究[D]. 尹健.吉林大學 2019

碩士論文
[1]平抑風電功率波動的混合儲能控制策略研究[D]. 朱星旭.東北電力大學 2014
[2]純電動汽車鋰離子電池組均衡策略研究及系統(tǒng)實現(xiàn)[D]. 郝曉偉.吉林大學 2013



本文編號：3369337