本文關鍵詞：基于狀態(tài)空間模型的智能電網(wǎng)蓄電池儲能系統(tǒng)仿真研究

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【摘要】：在當今電力系統(tǒng)正經(jīng)歷著能源與電網(wǎng)的更新?lián)Q代,新型能源替代化石燃料,智能電網(wǎng)取締傳統(tǒng)電網(wǎng),電力系統(tǒng)即將步入一個更環(huán)保、更智能的新階段。同時,對于電力系統(tǒng)運行的安全性、可靠性以及經(jīng)濟性的要求也在不斷提高。蓄電池儲能系統(tǒng)(BESS)由于其自身具有提高電網(wǎng)穩(wěn)定性,降低電網(wǎng)運行損耗等優(yōu)異性能,其在智能電網(wǎng)中的利用率必然會逐年呈上升趨勢。在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中,蓄電池儲能系統(tǒng)能夠在施加優(yōu)化控制下實現(xiàn)對電網(wǎng)負載曲線的削峰填谷,以及其他包括系統(tǒng)有功/無功功率平衡控制、降低系統(tǒng)損耗等輔助功能。事實上,為了達到上述“電網(wǎng)等級”的控制目標,需要通過每個獨立的蓄電池儲能系統(tǒng)分別對其所連接的電網(wǎng)輸出端的有功/無功功率進行控制,包括控制儲能系統(tǒng)內(nèi)部直流母線電壓而實現(xiàn)的。因此,探究與掌握蓄電池儲能系統(tǒng)的運行特性,并且摸索實現(xiàn)穩(wěn)定運行所需的控制方式是十分重要的。本文首先提出了一個基于AC/DC有源整流器及雙向DC/DC直流變壓器的蓄電池儲能系統(tǒng)模型,以支持蓄電池組能夠運行于其充電/放電模式。通過分別對AC/DC整流器及DC/DC變壓器在充/放電模式下的回路分析與計算,列出系統(tǒng)狀態(tài)空間方程,并運用MATLAB/Simulink仿真軟件建立蓄電池儲能系統(tǒng)狀態(tài)空間仿真模型。運用滑動模式控制(Sliding Mode Control)以及電壓定向控制(Voltage Oriented Control)兩種控制方法,分別實現(xiàn)對儲能系統(tǒng)有功功率、無功功率以及直流母線電壓的控制。模擬實驗所得的主要成果有:(1)基于狀態(tài)空間模型的蓄電池儲能系統(tǒng)在控制單元作用下能夠平穩(wěn)運行并自動切換在充/放電模式,一次充放電循環(huán)的效率為86.4%。同時,儲能系統(tǒng)的有功功率、無功功率以及直流母線電壓都得到了理想的控制效果。(2)為了驗證本文提出的狀態(tài)空間模型模擬結果的準確度與可行性,我們同時運用開關電路詳細仿真模型(Detailed Switching Circuit Model)對儲能系統(tǒng)進行仿真模擬,并將兩種模型所得模擬結果進行對比。相比于傳統(tǒng)的仿真方法,本文所采用的狀態(tài)空間模型仿真更為簡潔明了,同時實驗結果也顯示狀態(tài)空間模型不僅能準確跟隨系統(tǒng)狀態(tài)的平均值,且大幅度縮短了模擬時間。(3)蓄電池儲能系統(tǒng)在控制單元的作用下可以實現(xiàn)對用戶負荷曲線的削峰填谷,從而降低電網(wǎng)供電壓力,降低用電消耗。
【關鍵詞】：蓄電池儲能系統(tǒng) 智能電網(wǎng) 狀態(tài)空間模型 有功/無功功率控制
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-21
• 1.1 課題的背景及研究意義8-14
• 1.1.1 傳統(tǒng)能源與新型能源8-9
• 1.1.2 智能電網(wǎng)的定義及發(fā)展9-12
• 1.1.3 我國智能電網(wǎng)的發(fā)展12-13
• 1.1.4 蓄電池儲能系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的應用13-14
• 1.2 儲能系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 國內(nèi)外對儲能技術的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 儲能技術在電力系統(tǒng)中的應用15-16
• 1.3 蓄電池儲能系統(tǒng)16-18
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容18-21
• 2 蓄電池儲能系統(tǒng)的狀態(tài)空間仿真模型21-36
• 2.1 引言21
• 2.2 狀態(tài)空間21-22
• 2.3 蓄電池儲能系統(tǒng)仿真模型22-23
• 2.4 直流變壓器23-27
• 2.4.1 蓄電池放電模式24-25
• 2.4.2 蓄電池充電模式25-26
• 2.4.3 雙向直流變壓器的狀態(tài)空間方程26-27
• 2.5 AC/DC有源整流器27-34
• 2.5.1 整流器模型與正弦波脈沖寬度調(diào)制SPWM28-31
• 2.5.2 有源整流器的狀態(tài)空間方程31-34
• 2.6 蓄電池儲能系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程34-35
• 2.7 本章小結35-36
• 3 蓄電池儲能系統(tǒng)的自動控制原理36-44
• 3.1 引言36
• 3.2 滑動模式控制法控制系統(tǒng)有功功率36-39
• 3.2.1 滑動模式控制法基本理論36-37
• 3.2.2 線性滑動模式控制法的數(shù)學描述37-38
• 3.2.3 有功功率控制的數(shù)學推導過程38-39
• 3.3 電壓定向控制法控制系統(tǒng)無功功率以及直流母線電壓39-43
• 3.3.1 三相整流器控制方式與電壓定向控制法40
• 3.3.2 電壓定向控制的數(shù)學推導40-43
• 3.4 本章小結43-44
• 4 蓄電池儲能系統(tǒng)的測試與模擬結果44-57
• 4.1 引言44
• 4.2 系統(tǒng)參數(shù)的設定以及初值的計算44-45
• 4.3 充放電模型的自動切換與控制45-49
• 4.4 與開關電路詳細仿真模型的對比49-53
• 4.5 蓄電池儲能系統(tǒng)在降低電網(wǎng)輸電峰值中的應用53-56
• 4.6 本章小結56-57
• 5 結論與展望57-59
• 5.1 主要結論57
• 5.2 后續(xù)研究工作展望57-59
• 致謝59-60
• 參考文獻60-66

【共引文獻】

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3 董仲星;劉念;劉宗歧;;一種適用于微電網(wǎng)仿真研究的電池動態(tài)模型[J];華東電力;2013年11期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

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中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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本文編號：551482