本文關(guān)鍵詞：平抑風(fēng)電功率波動的混合儲能系統(tǒng)的研究

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【摘要】：隨著全球石化資源的過渡開采與日益消減,能源應(yīng)用的緊張感倍增,各國在保護(hù)自然資源的同時(shí)均積極研究可再生資源的綜合利用。風(fēng)能由于其經(jīng)濟(jì)效益高技術(shù)研究早成果豐富,而被廣泛的開發(fā)與應(yīng)用,但是其輸出功率波動性與隨機(jī)性會給電網(wǎng)中注入沖擊,影響其應(yīng)用。本文針對應(yīng)用在風(fēng)電場中平抑功率波動的儲能系統(tǒng)進(jìn)行研究,在入網(wǎng)母線側(cè)設(shè)置蓄電池-超級電容混合儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu),通過對出口功率的采集,與目標(biāo)功率進(jìn)行對比,采用模糊聚類小波算法進(jìn)行容量配置計(jì)算,通過變時(shí)常的低通濾波控制策略實(shí)現(xiàn)對儲能系統(tǒng)的控制,以實(shí)現(xiàn)對風(fēng)電場出口電壓波動的平抑目標(biāo)。首先,介紹了課題的研究背景與意義,簡單敘述了國內(nèi)外對平抑風(fēng)電場功率波動研究的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢,給出常見儲能系統(tǒng)的分類并進(jìn)行了分析比較,得出混合儲能系統(tǒng)相對而言更具優(yōu)勢。其次,針對所研究的蓄電池-超級電容器構(gòu)成的混合儲能系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)模型分析,簡述超級電容器和蓄電池儲能的各自特點(diǎn)和數(shù)學(xué)模型,在明確了平抑功率目標(biāo)指標(biāo)的基礎(chǔ)上,對混合儲能系統(tǒng)的平抑原理與常見結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹,并對所采用的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行了數(shù)學(xué)模型的分析,通過對蓄電池-超級電容儲能方式的數(shù)學(xué)模型分析,得到了混合儲能系統(tǒng)等效電路模型。再次,通過將常用的控制策略進(jìn)行比較分析,在低通濾波控制的基礎(chǔ)上,提出了一種改變時(shí)常的控制策略,并進(jìn)行了理論分析,其在控制精度與速度上均有提高;采用模糊聚類小波算法進(jìn)行優(yōu)化配置,通過仿真驗(yàn)證本文提出的算法在精度和跟蹤性上均有較好的優(yōu)勢。從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā),在某風(fēng)電場中采用模糊聚類小波控制算法實(shí)現(xiàn)混合儲能系統(tǒng)的容量配置計(jì)算,通過算例比較驗(yàn)證了改進(jìn)的算法的優(yōu)越性。最后,通過MATLAB仿真軟件SIMULINK工具箱對本文所研究的蓄電池-超級電容混合儲能系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究,搭建系統(tǒng)模型,采用隨機(jī)數(shù)據(jù)模擬風(fēng)電輸入信號,通過采用模糊聚類小波算法容量配置計(jì)算與改變時(shí)常低通平抑功率控制,進(jìn)行功率平抑的仿真。通過仿真軟件進(jìn)行仿真,得到系統(tǒng)目標(biāo)功率計(jì)算結(jié)果,以及補(bǔ)償后的輸出功率波形,驗(yàn)證了該儲能系統(tǒng)的平抑效果較好;得到蓄電池與超級電容的單元輸出功率與電量波形,體現(xiàn)了該混合儲能系統(tǒng)配置方式的優(yōu)越性,在風(fēng)電場入網(wǎng)接口的應(yīng)用中具有良好的研究應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī) 混合儲能系統(tǒng) 低通濾波 模糊聚類小波 MATLAB
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM614;TM912;TM53
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 課題背景及研究意義9-11
• 1.2 風(fēng)電應(yīng)用現(xiàn)狀與趨勢11-13
• 1.2.1 風(fēng)電應(yīng)用國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 風(fēng)電應(yīng)用發(fā)展趨勢12-13
• 1.3 儲能系統(tǒng)分類比較13-14
• 1.4 本課題主要研究內(nèi)容14-16
• 第二章 混合型風(fēng)電儲能系統(tǒng)16-31
• 2.1 儲能系統(tǒng)平抑功率目標(biāo)16-17
• 2.2 混合儲能系統(tǒng)原理及結(jié)構(gòu)17-19
• 2.3 儲能系統(tǒng)模型分析19-30
• 2.3.1 雙饋風(fēng)力電機(jī)的模型分析19-24
• 2.3.2 蓄電池儲能系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型分析24-26
• 2.3.3 超級電容器儲能系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型分析26-28
• 2.3.4 混合儲能系統(tǒng)模型分析28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 混合儲能系統(tǒng)平抑功率的控制策略研究31-41
• 3.1 平抑功率常用目標(biāo)功率的計(jì)算31-34
• 3.2 平抑功率的控制策略34-39
• 3.2.1 一階低通濾波法35-38
• 3.2.2 改變時(shí)常的新型控制方法38-39
• 3.3 本章小結(jié)39-41
• 第四章 混合儲能系統(tǒng)功率配置研究41-54
• 4.1 混合儲能系統(tǒng)功率配置原理41-42
• 4.2 模糊聚類小波算法42-45
• 4.3 模糊聚類小波算法功率配置45-48
• 4.4 仿真訓(xùn)練與風(fēng)電場測試結(jié)果分析48-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第五章 系統(tǒng)仿真驗(yàn)證與分析54-61
• 5.1 系統(tǒng)模型搭建54-56
• 5.2 混合儲能系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析56-60
• 5.3 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 作者簡介、發(fā)表文章及研究成果目錄65-66
• 致謝66-67
• 附錄A 系統(tǒng)仿真圖67-68
• 附錄B 風(fēng)電機(jī)組模型圖68-69
• 附錄C 變時(shí)長低通濾波控制策略模型圖69-70

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