基于风光混合储能的微电网控制策略研究

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随着社会的不断发展,人们面临着不可再生能源枯竭和环境保护的双重压力,促使着新能源的快速发展。将风能、太阳能等分布式电源以微电网的方式并入大电网中有着重要的意义,但是由于风、光的不确定性和随机性等因素,微电网的输出功率具有很大的波动性,若直接并网将会对主网造成影响。此外,微电网在并/离网运行模式之间相互切换时,会出现功率缺额、造成冲击和震荡等问题。因此,近年来国内外研究人员致力于将混合储能装置应用到微网系统中,这对提高微电网的供电可靠性有着重要的意义。本文将超级电容器和蓄电池组成的混合储能装置应用到风光互补发电系统中,以基于风光混合储能的微电网为研究对象,对平抑风光输出功率波动和实现微电网平滑切换的控制策略进行了研究。首先,建立各个微电源的数学模型。对光伏电池、风力发电系统和混合储能装置的工作原理进行分析并建立数学模型,利用Matlab/simulink搭建仿真模型。其次,提出基于引入修正系数的混合储能装置功率分配策略。基于超级电容器和蓄电池各自的特点不同,设计混合储能装置的功率分配策略。为了避免超级电容器因能量密度小而达到限值停止工作,本文引入修正系数对超级电容输出功率的参考值进行修正,且根据超级电容端电压的值,实时调整修正系数。再次,对混合储能装置的容量进行优化。基于经济性和可靠性的要求,建立混合储能装置的容量优化模型,利用改进的粒子群优化算法对储能装置容量进行优化;基于功率分配策略中混合储能装置的作用不同,分别设计二者的DC/DC变换器控制策略,为了避免过充过放的现象,加入超级电容端电压保护和蓄电池荷电状态保护控制;搭建风光混合储能系统的仿真模型,基于Los Angeles风电场风速数据和光照强度进行仿真,对本文提出的引入修正系数的混合储能装置功率分配策略在平抑功率波动中的有效性进行验证。最后对基于混合储能装置的微电网并/离网切换控制策略进行仿真验证。利用搭建的微电网模型,对基于混合储能装置的微电网并网/离网平滑切换控制策略进行验证,并对孤网运行时基于实时风光输出情况下的负荷波动进行仿真,验证孤网运行时混合储能装置在维持系统功率平衡中的作用。
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