微电网混合储能系统协调控制策略研究

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微电网的出现部分解决了间歇式能源(光伏发电、风力发电等)无法小规模并网的问题。储能装置是平衡微电网发电/负荷的重要中间环节,也是平抑间歇式能源功率波动和保持微电网系统频率稳定的主要手段。本文对混合储能系统平抑间歇式能源功率波动以及混合储能装置间的功率分配进行研究,试图平抑微电网中间歇式能源的功率波动,以及离网状态下保持微电网频率稳定,同时增加混合储能系统工作效率和储能装置(蓄电池)的使用寿命。首先,本文在分析不同类型储能装置性能特性的基础上,分析微电网中混合储能系统的配置方案以及超导磁-蓄电池混合储能系统接入微电网方案。对蓄电池和超导磁体的物理特性和工作原理进行分析,重点对超导磁储能系统两种DC/AC储能变换器进行选型对比分析。其次,建立两储能系统电路拓扑的数学模型,重点分析端口受控哈密顿建模原理及混合储能系统无源性。以此为基础,建立蓄电池和超导磁储能系统交流侧电压源型变换器以及超导磁储能系统直流斩波器的端口受控哈密顿模型,并通过建立的模型验证混合储能系统无源性。然后,搭建微电网仿真模型对比分析储能变换器外环控制的三种不同控制策略的适用条件和各自局限性。对内环控制器动态性能好、稳态误差小的要求提出内环能量成型控制策略,对比分析不同种内外环控制策略搭配的控制效果。提出混合储能系统变换器的控制策略:并网状态下,采用外环恒功率控制内环能量成型控制策略;离网状态下,采用外环恒压、恒频率控制内环能量成型控制策略。最后,提出新的获取平抑间歇式能源功率波动平抑目标的滤波时间常数的计算放法,针对不同储能装置简单功率分配策略采用模糊逻辑控制,选取超导磁储能系统预测荷电状态和蓄电池储能系统预测荷电状态变化值作为模糊控制输入变量,获取差值功率的分配系数,提升蓄电池储能设备的使用寿命。
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