基于储能装置的微网运行特性研究

论文摘要

由于科学技术的发展和环境保护的要求，包括微型燃气轮机、光伏电池、燃料电池、和风力发电等各种分布式能源开始进入人们的视野。然而分布式能源尽管优势明显但也暴露出许多问题，例如单机接入成本高、控制困难等问题。微电网技术的出现很好的解决了这一问题。微电网将分布式电源、储能装置、控制装置、以及负荷作为一个整体，既可作为一个特殊负荷与电网相连，也可以看作是一个小型电网孤网运行。微电网作为超高压、远距离、大电网供电模式的补充，代表着电力系统新的发展方向。微电网进入孤岛方式时仍要保证负荷稳定运行。同时由于微网内不同微源的特点，因此需要采用不同的控制方法。并网运行时，微电源只要满足功率平衡，大电网负责电压和频率的平衡；当出现故障时，微网由并网方式转换成孤岛模式，由微汽轮机做主控制单元负责电压和频率的调节，光伏电池仍然采用PQ控制。由于光伏发电具有波动性，对并网和孤岛运行都有影响，因此采用光伏电池和超级电容器混合搭配的方式来抑制电压波动和功率波动。最后，通过对微电网在孤网和并网运行模式之间的切换以及孤网模式下负荷突变、短路故障等情况进行动态仿真与分析,验证了对不同微源所采用的综合控制策略可以较好地保证微电网系统平稳运行，改善孤网情况下微网电压和频率的质量，证明该综合控制策略的合理性和有效性。同时本文所采用的超级电容器储能方式也为微电网的储能研究和电能质量改善提供一定的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 微网国内外研究现状
• 1.2.1 北美的微网研究
• 1.2.2 欧洲的微网研究
• 1.2.3 日本的微网研究
• 1.2.4 国内的微网研究
• 1.3 超级电容器的发展概况
• 1.4 超级电容器在微网中的应用
• 1.4.1 提供短时供电
• 1.4.2 作为能量缓冲装置
• 1.4.3 改善微电网的电能质量
• 1.4.4 优化微电源的运行
• 1.5 论文的主要研究内容
• 2 微电网概念及组成
• 2.1 微电网概念
• 2.2 微电网中微源构成
• 2.2.1 风力发电
• 2.2.2 光伏电池
• 2.2.3 微型燃气轮机
• 2.2.4 燃料电池
• 2.3 微网储能设备
• 2.3.1 飞轮储能
• 2.3.2 超级电容器储能
• 2.3.3 蓄电池储能
• 3 微电网运行与控制
• 3.1 微电网运行特点
• 3.2 微电网控制策略分析
• 3.3 微电网控制策略
• 3.3.1 主从控制法
• 3.3.2 对等控制法
• 3.4 微源逆变器的控制方法
• 3.4.1 恒功率控制
• 3.4.2 恒压恒频控制
• 3.4.3 下垂控制
• 3.5 逆变器的电路结构
• 3.5.1 逆变器电路
• 3.5.2 Park 变换
• 3.6 超级电容器储能系统的结构与工作原理
• 4 微电网模型的建立
• 4.1 仿真软件介绍
• 4.2 微型燃气轮机模型的建立
• 4.3 光伏电池仿真模型
• 4.4 微电网运行仿真及分析
• 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢