本文關(guān)鍵詞：并網(wǎng)光伏電站中混合儲(chǔ)能的控制與容量?jī)?yōu)化策略的研究　出處：《太原理工大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 并網(wǎng)光伏 混合儲(chǔ)能 控制策略 容量?jī)?yōu)化 HOMER 統(tǒng)計(jì)學(xué)

【摘要】：隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,一次能源的消耗速度十分驚人,這就導(dǎo)致了全世界范圍內(nèi)的環(huán)境問題和能源危機(jī)。分布式能源,尤其是太陽(yáng)能發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用是解決當(dāng)前世界能源、環(huán)境突出問題的有效途徑。但是太陽(yáng)能發(fā)電隨機(jī)性強(qiáng)、波動(dòng)性大和出力變化快的特點(diǎn)影響著系統(tǒng)的調(diào)度和機(jī)組出力的計(jì)劃,甚至可能對(duì)電能質(zhì)量及電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生影響。 在光伏電站側(cè)接入儲(chǔ)能設(shè)備,配合大規(guī)模光伏電站接入電網(wǎng),在很大程度上能解決光伏發(fā)電的隨機(jī)性、波動(dòng)性問題,可以實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的平滑輸出,能提升電網(wǎng)消納能力,增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量水平。然而能量型儲(chǔ)能元件更適合長(zhǎng)時(shí)響應(yīng)、功率型儲(chǔ)能元件更適合快速響應(yīng),只有混合儲(chǔ)能才能兼具兩種優(yōu)點(diǎn),更好的吞吐功率。因此對(duì)混合儲(chǔ)能的控制和優(yōu)化策略研究尤顯重要。本文從光伏電站中各元件的特性分析與建模、逆變器控制、混合儲(chǔ)能的控制策略以及大型光伏電站中混合儲(chǔ)能的容量?jī)?yōu)化配置幾方面進(jìn)行了研究和討論。 (1)分析了并網(wǎng)光伏電站中的組成元件和系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),分析了混合儲(chǔ)能各種接入方法的優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)其中光伏電池、鋰電池和超級(jí)電容器進(jìn)行了特性分析和建模,并給出了Boost變換器、Buck/Boost變換器和逆變器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 (2)分析了恒功率控制的控制目標(biāo)、原理和控制框圖,設(shè)計(jì)了功率環(huán)、PI電流控制和鎖相環(huán)。通過仿真測(cè)試,驗(yàn)證了所搭建模型的有效性。提出了基于超級(jí)電容器電壓的混合儲(chǔ)能控制策略,根據(jù)充放電狀態(tài)和超級(jí)電容器的電壓,判定超級(jí)電容器和鋰電池各自的運(yùn)行狀態(tài),精確控制了儲(chǔ)能元件的充放電過程。達(dá)到了合理的利用儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量,延長(zhǎng)了鋰電池的使用壽命的目的。通過仿真,驗(yàn)證了該控制策略的可行性,并分析了對(duì)輸送功率的平抑情況。 (3)在對(duì)混合儲(chǔ)能容量進(jìn)行優(yōu)化時(shí),統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和利用HOMER軟件的方法,各有優(yōu)缺點(diǎn),但都不能很好的處理并網(wǎng)光伏電站中混合儲(chǔ)能的容量?jī)?yōu)化問題。因此本文提出了結(jié)合HOMER軟件和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的綜合性容量?jī)?yōu)化方案,使用兩級(jí)優(yōu)化來合理配置混合儲(chǔ)能的容量。首先利用HOMER仿真運(yùn)算,得出鋰電池的功率容量和儲(chǔ)能容量,完成初級(jí)優(yōu)化。再利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,對(duì)鋰電池容量進(jìn)行機(jī)會(huì)約束,在不同置信水平運(yùn)用遺傳算法下,得到了鋰電池和超級(jí)電容器應(yīng)當(dāng)配置的數(shù)量,完成次級(jí)優(yōu)化,并最終獲得了經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的方案。 (4)通過資料獲取了各種環(huán)境參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)和經(jīng)濟(jì)參數(shù)。利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有4.5kW光伏電池板和光伏電能監(jiān)測(cè)網(wǎng)關(guān)得到了每日光伏輸出功率,并依此推算出了3MW光伏電站數(shù)十種典型的輸送功率參考值。使用HOMER軟件仿真出了僅使用鋰電池儲(chǔ)能時(shí)的最優(yōu)方案。依據(jù)算得的鋰電池的數(shù)量和鋰電池元件參數(shù),得到了系統(tǒng)總體功率容量和儲(chǔ)能容量規(guī)模。運(yùn)用機(jī)會(huì)約束的方法,在不同的置信水平下使用遺傳算法,算出了經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)時(shí)的鋰電池和超級(jí)電容器各自的功率容量和儲(chǔ)能容量,達(dá)到了容量?jī)?yōu)化的目標(biāo)。最后分析了光照強(qiáng)度、鋰電池壽命等容易發(fā)生變化的敏感性變量對(duì)長(zhǎng)期的運(yùn)行的影響。
[Abstract]:With the rapid development of the world economy , the consumption rate of primary energy is staggering , which leads to environmental problems and energy crisis worldwide . The large - scale application of distributed energy , especially solar power generation , is an effective way to solve the problems of energy and environment in the world . This paper studies and discusses the characteristics analysis and modeling , inverter control , control strategy of hybrid energy storage and the capacity optimization collocation of hybrid energy storage in large - scale photovoltaic power station . ( 1 ) The topological structure of the components and systems in grid - connected photovoltaic power station is analyzed , the advantages and disadvantages of hybrid energy storage are analyzed , and the basic topology of the Boost converter , the Buck / Boost converter and the inverter is given . ( 2 ) The control target , principle and control block diagram of constant power control are analyzed , the power loop , PI current control and phase locked loop are designed . Based on the simulation test , the effectiveness of the built model is verified . According to the charge - discharge state and the voltage of the super capacitor , the operation state of the super capacitor and the lithium battery is verified . ( 3 ) When the hybrid energy storage capacity is optimized , the statistical method and the method of using HOMER software , each have advantages and disadvantages , but neither can deal with the capacity optimization problem of hybrid energy storage in grid photovoltaic power station . Therefore , this paper presents a comprehensive capacity optimization scheme combining HOMER software and statistical method . ( 4 ) Various environmental parameters , operating parameters and economic parameters have been obtained through data . The photovoltaic power is calculated by using the existing 4.5 kW PV panel and PV power monitoring network in the laboratory . The power capacity and energy storage capacity of the lithium battery and the super capacitor are calculated by using the HOMER software . Based on the calculated number of lithium batteries and the parameters of the lithium battery element , the power capacity and the energy storage capacity of the lithium battery and the super capacitor are calculated at different confidence levels . The influence of the sensitivity variables such as the light intensity and the life of the lithium battery on the long - term operation is analyzed .

【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM615

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 武雪峰;王振波;;LiFePO_4/C電池循環(huán)性能和安全性能的研究[J];電池工業(yè);2010年03期

2 陳昌松;段善旭;殷進(jìn)軍;;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏陣列發(fā)電預(yù)測(cè)模型的設(shè)計(jì)[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2009年09期

3 姚勇;朱桂萍;劉秀成;;電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在改善微電網(wǎng)電能質(zhì)量中的應(yīng)用[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2012年01期

4 梁亮;李建林;惠東;;光伏-儲(chǔ)能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)理及控制策略[J];電力自動(dòng)化設(shè)備;2011年08期

5 孔飛飛;晁勤;袁鐵江;李建林;曾信義;袁建黨;;用于短期電網(wǎng)調(diào)度的風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能容量估算法[J];電力自動(dòng)化設(shè)備;2012年07期

6 梁科;夏定純;;Matlab環(huán)境下的遺傳算法程序設(shè)計(jì)及優(yōu)化問題求解[J];電腦知識(shí)與技術(shù)(學(xué)術(shù)交流);2007年04期

7 梁有偉,胡志堅(jiān),陳允平;分布式發(fā)電及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究綜述[J];電網(wǎng)技術(shù);2003年12期

8 韓濤;盧繼平;喬梁;張浩;丁然;趙鑫;;大型并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化方案[J];電網(wǎng)技術(shù);2010年01期

9 付麗偉;王守相;張永武;張成峰;董澎濤;;多類型分布式電源在配電網(wǎng)中的優(yōu)化配置[J];電網(wǎng)技術(shù);2012年01期

10 李蔚;;我國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)探討[J];電源技術(shù);2009年08期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 楊占剛;微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究[D];天津大學(xué);2010年

，

本文編號(hào)：1386339