發(fā)布時(shí)間：2017-10-05 06:07

  本文關(guān)鍵詞：超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)的數(shù)字仿真模型及其實(shí)現(xiàn)方法

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【摘要】：二十一世紀(jì)以來,在能源與環(huán)境的雙重壓力下,分布式發(fā)電技術(shù)得以迅速發(fā)展。然而風(fēng)能、太陽能等新能源的隨機(jī)性,將導(dǎo)致分布式電源的輸出功率具有波動(dòng)性和間歇性,因此分布式電源并網(wǎng)規(guī)模的日益增大,將對(duì)電網(wǎng)的可靠性和電能質(zhì)量造成沖擊。儲(chǔ)能技術(shù)能夠?yàn)殡娋W(wǎng)提供瞬時(shí)和短時(shí)的功率支持,分布式發(fā)電技術(shù)與其相結(jié)合將是減小并網(wǎng)沖擊的關(guān)鍵手段。超級(jí)電容作為一種功率型儲(chǔ)能裝置,具有功率密度大、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn),隨著其容量的不斷增加,將為分布式電源平滑接入電網(wǎng)提供可能。本文以超級(jí)電容為研究對(duì)象,基于電力系統(tǒng)仿真計(jì)算要求,建立了準(zhǔn)確的超級(jí)電容單體仿真模型,并在超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用和建模方面展開了系統(tǒng)研究。本文詳細(xì)闡述了超級(jí)電容的分類、運(yùn)行機(jī)理和充放電特性。選取雙電層型超級(jí)電容,基于其建模現(xiàn)狀,提出了一種適合于并網(wǎng)仿真的雙電層超級(jí)電容模型:并網(wǎng)二階模型。同時(shí)給出確定其模型參數(shù)的經(jīng)典方法。在經(jīng)典參數(shù)下,對(duì)二階模型進(jìn)行了參數(shù)靈敏度分析。在此基礎(chǔ)上,對(duì)容量為16.5F和33F的超級(jí)電容實(shí)物分別進(jìn)行了恒電流和恒功率充放電實(shí)驗(yàn),采用所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),選取綜合改進(jìn)的遺傳算法,對(duì)二階模型進(jìn)行了參數(shù)辨識(shí),辨識(shí)誤差均在5%以下,并定性地分析了模型參數(shù)與超級(jí)電容容量間的比例關(guān)系�；趧�(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)室30k W的超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)物研究了儲(chǔ)能系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)理,儲(chǔ)能系統(tǒng)通過與動(dòng)模實(shí)驗(yàn)室的大電網(wǎng)相聯(lián),實(shí)現(xiàn)了超級(jí)電容參與微網(wǎng)不間斷電源(Uninterruptible Power Supply,UPS)供電和機(jī)組調(diào)頻的基本測(cè)試。在此基礎(chǔ)上,闡述了雙向DC/DC換流器和雙向DC/AC變流器的控制策略,基于Matlab/Simulink仿真平臺(tái)構(gòu)建了超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)詳細(xì)仿真模型,通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該仿真系統(tǒng)及其控制策略的正確性和有效性。為了研究超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,將超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)詳細(xì)仿真模型接入電網(wǎng)4節(jié)點(diǎn)仿真系統(tǒng)進(jìn)行暫態(tài)實(shí)驗(yàn),根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性,提出了超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)綜合等效模型,并采用遺傳算法進(jìn)行了參數(shù)辨識(shí)。通過對(duì)仿真系統(tǒng)設(shè)置不同的故障,以及在電力系統(tǒng)仿真軟件PSASP中的聯(lián)合仿真,證明了綜合等效模型具有良好的描述能力、參數(shù)穩(wěn)定性和適用性。
【關(guān)鍵詞】：電力系統(tǒng) 儲(chǔ)能裝置 超級(jí)電容 辨識(shí)建模 動(dòng)態(tài)建模 儲(chǔ)能應(yīng)用
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM53
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-27
• 1.1 課題的研究背景及意義14-15
• 1.2 分布式發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀15-21
• 1.2.1 新能源概述及其利用現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 分布式發(fā)電技術(shù)基本概念16-17
• 1.2.3 典型的分布式發(fā)電技術(shù)17-19
• 1.2.4 分布式發(fā)電技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)的影響19-21
• 1.3 儲(chǔ)能技術(shù)概述及其在分布式發(fā)電系統(tǒng)中的作用21-23
• 1.3.1 儲(chǔ)能技術(shù)種類及應(yīng)用現(xiàn)狀21-22
• 1.3.2 儲(chǔ)能技術(shù)在分布式發(fā)電系統(tǒng)中的作用22-23
• 1.4 超級(jí)電容應(yīng)用現(xiàn)狀及前景23-25
• 1.4.1 超級(jí)電容應(yīng)用現(xiàn)狀23-25
• 1.4.2 超級(jí)電容應(yīng)用前景25
• 1.5 本文主要工作內(nèi)容25-27
• 第2章 超級(jí)電容單體辨識(shí)建模及其仿真27-49
• 2.1 超級(jí)電容機(jī)理特性27-29
• 2.1.1 超級(jí)電容分類27
• 2.1.2 超級(jí)電容儲(chǔ)能運(yùn)行機(jī)理27-28
• 2.1.3 超級(jí)電容充放電特性28-29
• 2.2 超級(jí)電容并網(wǎng)二階模型的建立及其運(yùn)行特性29-39
• 2.2.1 超級(jí)電容建�，F(xiàn)狀29-34
• 2.2.2 超級(jí)電容并網(wǎng)二階模型34-35
• 2.2.3 超級(jí)電容單體模型經(jīng)典參數(shù)35-36
• 2.2.4 超級(jí)電容并網(wǎng)二階模型靈敏度分析36-39
• 2.3 超級(jí)電容二階模型實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)參數(shù)辨識(shí)39-48
• 2.3.1 超級(jí)電容單體數(shù)學(xué)模型39-40
• 2.3.2 超級(jí)電容單體模型辨識(shí)初始條件40
• 2.3.3 辨識(shí)優(yōu)化算法40-41
• 2.3.4 數(shù)學(xué)模型和算法驗(yàn)證41-43
• 2.3.5 超級(jí)電容恒電流工作模式下參數(shù)辨識(shí)43-45
• 2.3.6 超級(jí)電容恒功率工作模式下參數(shù)辨識(shí)45-47
• 2.3.7 超級(jí)電容并網(wǎng)二階模型參數(shù)與容量關(guān)系分析47-48
• 2.4 本章小結(jié)48-49
• 第3章 超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用及其建模49-65
• 3.1 超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)49-50
• 3.2 30kW超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)物及其應(yīng)用50-54
• 3.2.1 30kW超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及功能50-52
• 3.2.2 30kW超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)52-54
• 3.3 超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)建模54-64
• 3.3.1 雙向DC/DC功率變換器結(jié)構(gòu)及其控制策略55-56
• 3.3.2 并網(wǎng)雙向變流器DC/AC結(jié)構(gòu)及其控制策略56-58
• 3.3.3 PCS數(shù)學(xué)建模58-61
• 3.3.4 超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)詳細(xì)仿真建模61-62
• 3.3.5 超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)詳細(xì)仿真模型驗(yàn)證62-64
• 3.4 本章小結(jié)64-65
• 第4章 超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)綜合等效建模及其仿真65-74
• 4.1 建立超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)綜合等效模型的必要性65-66
• 4.2 反映超級(jí)電容特性的仿真模型66
• 4.3 超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)等效描述66-73
• 4.3.1 超級(jí)電容仿真模型基本假設(shè)67
• 4.3.2 超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性67
• 4.3.3 超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)綜合等效模型67-68
• 4.3.4 辨識(shí)方法及初始條件的確定68-69
• 4.3.5 綜合等效模型的檢驗(yàn)—描述能力69-70
• 4.3.6 綜合等效模型的檢驗(yàn)—穩(wěn)定性70-71
• 4.3.7 綜合等效模型的檢驗(yàn)—多類型仿真軟件適用性71-73
• 4.3.8 綜合等效模型的檢驗(yàn)—合理性及現(xiàn)實(shí)意義討論73
• 4.4 本章小節(jié)73-74
• 結(jié)論74-76
• 本文的主要研究內(nèi)容和成果74-75
• 存在的不足與展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-82
• 致謝82-83
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)成果目錄83-84
• 附錄B 攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目84

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：975160