本文關(guān)鍵詞：基于混合儲(chǔ)能的小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能量管理研究

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【摘要】：風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的電壓和功率不穩(wěn)定,一般需加儲(chǔ)能裝置才能為負(fù)載提供穩(wěn)定的電能,功率脈動(dòng)性負(fù)載影響儲(chǔ)能裝置的使用壽命及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。為延長儲(chǔ)能裝置使用壽命和提高風(fēng)電系統(tǒng)的輸出功率,本文將蓄電池和超級(jí)電容器組成混合儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用到小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中,對(duì)系統(tǒng)的能量管理控制策略和混合儲(chǔ)能容量優(yōu)化配置等問題進(jìn)行了研究。1.設(shè)計(jì)了一種基于蓄電池和超級(jí)電容器混合儲(chǔ)能的小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。在分析系統(tǒng)能量流動(dòng)基礎(chǔ)上研究了小型風(fēng)電系統(tǒng)的能量管理控制,使風(fēng)力發(fā)電機(jī)、蓄電池、超級(jí)電容器、卸荷負(fù)載、市電切換等單元工作在最優(yōu)狀態(tài)。2.為充分發(fā)揮蓄電池能量密度大和超級(jí)電容器功率密度大、響應(yīng)速度快、循環(huán)壽命長的互補(bǔ)優(yōu)勢,研究了混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率分配。首先利用低通濾波將混合儲(chǔ)能系統(tǒng)功率分為低頻部分和高頻部分,分別由蓄電池和超級(jí)電容器承擔(dān),然后利用模糊控制器根據(jù)蓄電池和超級(jí)電容器的荷電狀態(tài)對(duì)分配功率進(jìn)行調(diào)節(jié),最后對(duì)再分配功率進(jìn)行限值管理,輸出蓄電池和超級(jí)電容器的給定充放電功率參考值,實(shí)現(xiàn)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的合理充放電。3.研究了混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量優(yōu)化配置。對(duì)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量優(yōu)化的必要性進(jìn)行分析,建立了混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量優(yōu)化模型,以混合儲(chǔ)能系統(tǒng)投資成本最低為優(yōu)化目標(biāo),以系統(tǒng)的容量需求和功率需求等技術(shù)指標(biāo)作為約束條件,采用單純形法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量優(yōu)化配置,并進(jìn)行了編程實(shí)現(xiàn)和算例驗(yàn)證。4.在完成參數(shù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,建立小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真模型,進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。仿真結(jié)果表明,超級(jí)電容器響應(yīng)突變功率和峰值功率,提高了系統(tǒng)的功率輸出能力和能量利用效率,使蓄電池避免大電流充放電,有益于延長蓄電池的使用壽命；制定了能量管理控制策略,調(diào)節(jié)蓄電池和超級(jí)電容器的荷電狀態(tài),穩(wěn)定直流母線電壓,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能量平衡,避免儲(chǔ)能設(shè)備因荷電狀態(tài)飽和或枯竭過早切除而影響儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用性能。
【關(guān)鍵詞】：小型風(fēng)力發(fā)電 蓄電池 超級(jí)電容器 能量管理 容量優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM614
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.1.1 課題研究背景10
• 1.1.2 課題研究的目的和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 儲(chǔ)能系統(tǒng)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 能量管理研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 主要研究內(nèi)容16-18
• 第2章 小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與建模18-30
• 2.1 小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)18-19
• 2.2 小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的組成及模型19-28
• 2.2.1 風(fēng)力機(jī)19-20
• 2.2.2 永磁同步發(fā)電機(jī)20-21
• 2.2.3 整流器21-22
• 2.2.4 Boost變換器22
• 2.2.5 雙向DC/DC變換器22-23
• 2.2.6 儲(chǔ)能系統(tǒng)23-26
• 2.2.7 卸荷負(fù)載26
• 2.2.8 市電切入26-27
• 2.2.9 Buck變換器27
• 2.2.10 脈動(dòng)負(fù)載27-28
• 2.3 本章小結(jié)28-30
• 第3章 小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能量管理控制30-38
• 3.1 能量管理控制目的30
• 3.2 系統(tǒng)能量流動(dòng)分析及工作模式30-34
• 3.2.1 系統(tǒng)能量流動(dòng)分析30-32
• 3.2.2 系統(tǒng)工作模式32-34
• 3.3 能量管理控制具體實(shí)現(xiàn)34-36
• 3.3.1 風(fēng)力機(jī)發(fā)電機(jī)的控制34-35
• 3.3.2 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制35
• 3.3.3 卸荷單元控制35-36
• 3.3.4 市電切入單元控制36
• 3.3.5 直流負(fù)載控制36
• 3.4 本章小結(jié)36-38
• 第4章 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率分配38-50
• 4.1 混合儲(chǔ)能功率分配控制目標(biāo)38
• 4.2 混合儲(chǔ)能功率分配原則38-39
• 4.3 混合儲(chǔ)能三級(jí)功率分配39-48
• 4.3.1 三級(jí)功率分配結(jié)構(gòu)及原理39-40
• 4.3.2 一級(jí)功率分配40-41
• 4.3.3 二級(jí)功率分配41-47
• 4.3.4 三級(jí)功率分配47-48
• 4.3.5 功率分配策略模型的建立48
• 4.4 本章小結(jié)48-50
• 第5章 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量優(yōu)化配置50-62
• 5.1 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置50-52
• 5.1.1 儲(chǔ)能容量優(yōu)化的必要性50
• 5.1.2 容量優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型50-51
• 5.1.3 儲(chǔ)能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置方法51-52
• 5.2 單純形法52-58
• 5.2.1 單純形法原理52-55
• 5.2.2 單純形法的計(jì)算步驟55-57
• 5.2.3 大M法57-58
• 5.3 優(yōu)化配置算法流程圖58-59
• 5.4 算例分析59-60
• 5.5 本章小結(jié)60-62
• 第6章 小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真分析62-72
• 6.1 小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型參數(shù)選擇62-65
• 6.1.1 系統(tǒng)單元容量選擇62
• 6.1.2 變換器參數(shù)的選擇62-65
• 6.2 系統(tǒng)仿真模型65-67
• 6.3 能量管理控制策略仿真分析67-71
• 6.4 本章小結(jié)71-72
• 第7章 全文總結(jié)72-74
• 7.1 主要結(jié)論與創(chuàng)新點(diǎn)72
• 7.2 有待進(jìn)一步解決的問題72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表及科研情況79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1056758