微网中分布式储能系统的建模与控制研究

论文摘要

分布式电源的大量接入,对大电网安全稳定的影响已经不容忽视,微网是一种分布式电源接入电网的较好的解决方案。对于微网的稳定运行,储能系统起到了很大的作用,对储能系统的控制是关键,所以本文研究微网中的储能系统的建模和控制策略。本文先从一个宏观的角度,对微网的总体结构做了一个分析。首先对微网进行建模,在Matlab中搭建仿真平台,在西门子标准20kV中压配网和400V低压馈线的基础上,修改电压等级和部分参数,建立10kV中压配网和400V微网的仿真模型。然后进一步研究在微网中所使用的分布式电源的模型,考虑到微网中分布式电源一般规模较小,本文主要针对三相光伏和异步风机进行建模,研究其数学模型和控制策略,分别接入微网中进行仿真,从其端口特性说明建模的正确性。本文的重点是研究储能系统的建模,先确定储能系统的基本结构:蓄电池组通过buck-boost双向DC/DC电路升压连接一个双向DC/AC变换器,再通过滤波器和变压器升压至电网。分别研究DC/AC变换器和DC/DC变换器的数学模型和控制策略。将搭建的储能系统仿真模型接入到微网中做仿真,储能系统可以与微网交换功率,验证了这种结构的可行性。本文的创新所在是提出一种基于短期负荷预测的储能系统主动控制策略,针对蓄电池不能频繁充放电的特性,对传统控制策略做了改进,在负荷预测的基础上确定储能系统的充放电区间,并做了相应的仿真,研究储能系统用于微网中的削峰填谷;研究储能系统提高微网中分布式电源的稳定性;提出一种蓄电池和超级电容器复合储能结构,考虑蓄电池和超级电容器的特性互补,并对这两者采取不同的控制策略,通过仿真研究复合储能用于平抑微网中的功率波动,分析仿真结果说明这种结构的是可行的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 中国发展微网的目的和意义
• 1.3 微网的研究现状
• 1.4 储能技术
• 1.5 本文的主要工作
• 2 微网建模
• 2.1 微网的基本结构
• 2.2 微网的仿真模型
• 2.3 本章小结
• 3 典型分布式电源的建模
• 3.1 光伏系统的建模
• 3.2 风机的建模
• 3.3 本章小结
• 4 储能系统建模
• 4.1 储能系统的基本结构
• 4.2 DC/AC 变换器的数学模型
• 4.3 DC/DC 变换器的数学模型
• 4.4 仿真分析
• 4.5 本章小结
• 5 储能系统的主动控制策略
• 5.1 微网的短期负荷预测
• 5.2 储能系统用于微网的削峰填谷
• 5.3 储能系统提高微网中分布式电源的稳定性
• 5.4 复合储能平抑微网中的功率波动
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 文中所用的网络参数
• 附录2 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 附录3 攻读硕士学位期间参与的科研项目