發(fā)布時間：2017-08-14 01:23

  本文關鍵詞：電化學電池儲能系統(tǒng)統(tǒng)一等效建模及其應用

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【摘要】：發(fā)-輸-配-用的瞬時性一直是電力系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸,儲能技術的出現(xiàn)可為解決這一問題提供有效途徑。隨著儲能技術的發(fā)展,其在電力系統(tǒng)的平抑波動、跟蹤出力、調(diào)峰調(diào)頻等領域可期發(fā)揮重要作用。為了與儲能技術在電力系統(tǒng)的應用相適應構建精確的儲能系統(tǒng)等效模型成為電力系統(tǒng)仿真領域亟需解決的問題。本文首先分析了鋰電池、鎳氫電池、液流電池、鉛酸電池四種典型電化學電池反應機理及充放電外特性,綜述了四種典型電化學電池各自常用的等效電路模型,在充分研究了其充放電外特性和常用等效電路模型的異同的基礎上,構建了電化學電池的直流側(cè)統(tǒng)一等效模型,該模型集合了PNGV模型、Thevenin模型、二階阻容模型各自的特點,使其對四種典型的電化學電池的外特性都有較強的描述能力,基于四種典型電化學電池的充放電實驗數(shù)據(jù)對電化學電池直流側(cè)統(tǒng)一等效模型進行檢驗,結(jié)果表明所提出的直流側(cè)統(tǒng)一等效模型能夠有效描述四種典型電化學電池的充放電外特性,且辨識參數(shù)穩(wěn)定,滿足電力系統(tǒng)仿真的需求。在直流側(cè)統(tǒng)一等效模型的基礎上,結(jié)合實際儲能系統(tǒng)經(jīng)典結(jié)構和并網(wǎng)控制策略,對電化學電池儲能系統(tǒng)并網(wǎng)系統(tǒng)進行了詳細研究,設計了合理并網(wǎng)拓撲、選擇LCL三階濾波器作為并網(wǎng)濾波器并計算了其參數(shù)、選擇PQ控制作為并網(wǎng)控制策略�；贛atlab/simulink構建了電化學電池儲能系統(tǒng)的統(tǒng)一并網(wǎng)仿真型,并對其進行了并網(wǎng)仿真、跟蹤出力仿真、平抑風電功率波動仿真以對模型進行驗證。利用電化學電池儲能系統(tǒng)統(tǒng)一并網(wǎng)仿真模型進行機電暫態(tài)仿真,結(jié)合其機電暫態(tài)特性通過對其控制系統(tǒng)進行傳遞函數(shù)推導,進而提出了能反映電化學電池儲能系統(tǒng)的出力指令的統(tǒng)一綜合等效模型,該模型不僅能用于含儲能系統(tǒng)的電力系統(tǒng)機電暫態(tài)仿真,而且能用于平抑風電場功率波動等應用的仿真,適用范圍廣,參數(shù)少,易于辨識,仿真實例表明該模型能夠滿足含儲能系統(tǒng)的機電暫態(tài)仿真和平抑風電場功率波動等應用需求。最后為便于后續(xù)的儲能系統(tǒng)仿真建模工作,同時更好地展現(xiàn)上述研究成果,本文構建一個電化學電池統(tǒng)一等效建模仿真系統(tǒng),系統(tǒng)包含了直流側(cè)機理建模、直流側(cè)非機理建模和統(tǒng)一綜合等效建模三種建模方式,在直流側(cè)機理建模界面,提供的電化學電池的直流側(cè)統(tǒng)一等效模型,該模型能夠適應不同化學電池建模的需要,系統(tǒng)內(nèi)含總體測辨法參數(shù)辨識所需的遺傳算法；在直流側(cè)非機理建模界面,用戶可按需要設置神經(jīng)網(wǎng)絡的規(guī)模,并動態(tài)顯示模型的示意圖,充分發(fā)揮神經(jīng)網(wǎng)絡的強大的非線性映射能力；在統(tǒng)一綜合等效建模界面,提供了電化學電池儲能系統(tǒng)統(tǒng)一綜合等效模型,該模型能描述電化學電池儲能系統(tǒng)在不同電網(wǎng)故障程度下不同充放電狀態(tài)下的外特性,實例表明該系統(tǒng)功能齊全,可擴展性好,能夠滿足電化學電池統(tǒng)一等效建模的需要。
【關鍵詞】：儲能 電化學電池 統(tǒng)一等效建模 綜合等效建模 平抑波動
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-23
• 1.1 課題研究背景和意義12-13
• 1.2 儲能種類和應用13-15
• 1.2.1 儲能的分類13-14
• 1.2.2 儲能在電力系統(tǒng)中的應用14-15
• 1.3 儲能系統(tǒng)等效建模的基本原理15-18
• 1.3.1 總體測辨法基本原理15-17
• 1.3.2 參數(shù)辨識原理17-18
• 1.4 儲能系統(tǒng)等效建模的研究現(xiàn)狀18-20
• 1.5 研究思路與章節(jié)安排20-23
• 1.5.1 本文的研究思路20-21
• 1.5.2 本文的章節(jié)安排21-23
• 第2章 電化學電池直流側(cè)統(tǒng)一等效建模研究23-42
• 2.1 四種典型電化學電池的基本原理及其外特性分析23-28
• 2.1.1 鋰電池基本原理及外特性分析23-24
• 2.1.2 鉛酸電池基本原理及外特性分析24-25
• 2.1.3 鎳氫電池基本原理及外特性分析25-27
• 2.1.4 液流電池基本原理及外特性分析27-28
• 2.1.5 四種電化學電池外特性異同分析28
• 2.2 四種典型電化學電池的直流側(cè)統(tǒng)一等效建模28-33
• 2.2.1 四種典型電化學電池的常用等效模型分析28-30
• 2.2.2 統(tǒng)一等效建模30-33
• 2.2.2.1 電化學電池常用模型共性及其機理分析30-31
• 2.2.2.2 統(tǒng)一等效模型描述31-32
• 2.2.2.3 統(tǒng)一等效模型的參數(shù)靈敏度分析32-33
• 2.3 統(tǒng)一等效模型的檢驗33-41
• 2.3.1 鋰電池數(shù)據(jù)檢驗33-35
• 2.3.2 鉛酸電池數(shù)據(jù)檢驗35-37
• 2.3.3 鎳氫電池數(shù)據(jù)檢驗37-38
• 2.3.4 液流電池數(shù)據(jù)檢驗38-39
• 2.3.5 模型對電池單體和成組電池堆的適用性分析39-41
• 2.4 本章小結(jié)41-42
• 第3章 電化學電池統(tǒng)一并網(wǎng)仿真系統(tǒng)設計42-51
• 3.1 并網(wǎng)拓撲設計42
• 3.2 濾波器設計42-45
• 3.2.1 濾波器結(jié)構設計42-44
• 3.2.2 LCL三階濾波器參數(shù)設計44-45
• 3.3 控制策略設計45
• 3.4 總體設計與仿真搭建45-46
• 3.5 仿真驗證46-50
• 3.5.1 并網(wǎng)驗證46-47
• 3.5.2 功率跟蹤驗證47-48
• 3.5.3 平抑波動驗證48-50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 第4章 電化學電池儲能系統(tǒng)的統(tǒng)一綜合等效建模51-65
• 4.1 模型的推導與描述51-53
• 4.1.1 模型的推導51-52
• 4.1.2 模型描述52-53
• 4.2 模型的檢驗53-59
• 4.2.1 檢驗方法53-54
• 4.2.2 描述能力檢驗54-56
• 4.2.3 泛化能力檢驗56-59
• 4.3 統(tǒng)一綜合等效模型應用59-62
• 4.3.1 跟蹤出力應用60
• 4.3.2 平抑波動應用60-62
• 4.4 統(tǒng)一綜合等效模型與詳細模型的比較62-63
• 4.4.1 結(jié)構復雜度比較62-63
• 4.4.2 仿真時長比較63
• 4.5 本章總結(jié)63-65
• 第5章 電化學電池統(tǒng)一建模仿真系統(tǒng)65-75
• 5.1 開發(fā)環(huán)境及設計原則65-66
• 5.1.1 開發(fā)工具和系統(tǒng)65
• 5.1.2 運行環(huán)境65
• 5.1.3 軟件的設計原則65-66
• 5.2 軟件設計66-67
• 5.2.1 總體流程設計66
• 5.2.2 可以擴展性設計66-67
• 5.3 建模理論分析67-68
• 5.3.1 直流側(cè)機理建模理論分析67
• 5.3.2 直流側(cè)非機理建模理論分析67-68
• 5.3.3 統(tǒng)一綜合等效建模理論分析68
• 5.4 系統(tǒng)的應用檢驗68-73
• 5.4.1 登錄界面68-69
• 5.4.2 直流側(cè)機理建模69-71
• 5.4.3 直流側(cè)非機理建模71-72
• 5.4.4 統(tǒng)一綜合等效建模72-73
• 5.5 本章小結(jié)73-75
• 第6章 結(jié)論75-78
• 6.1 本文的主要研究內(nèi)容和成果75-76
• 6.2 存在的不足與展望76-78
• 參考文獻78-83
• 致謝83-84
• 附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術成果目錄84-85
• 附錄B 攻讀學位期間參與的科研項目85

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本文編號：670042