并網(wǎng)光伏電站中混合儲能的控制與容量優(yōu)化策略的研究.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，一次能源的消耗速度十分驚人，這就導(dǎo)致了全世界范圍內(nèi)的環(huán)境問題和能源危機。分布式能源，尤其是太陽能發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用是解決當(dāng)前世界能源、環(huán)境突出問題的有效途徑。但是太陽能發(fā)電隨機性強、波動性大和出力變化快的特點影響著系統(tǒng)的調(diào)度和機組出力的計劃，甚至可能對電能質(zhì)量及電網(wǎng)運行產(chǎn)生影響。
　　在光伏電站側(cè)接入儲能設(shè)備，配合大規(guī)模光伏電站接入電網(wǎng)，在很大程度上能解決光伏發(fā)電的隨機性、波動性問題，可以實現(xiàn)光伏發(fā)電的平滑輸

2、出，能提升電網(wǎng)消納能力，增強電網(wǎng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量水平。然而能量型儲能元件更適合長時響應(yīng)、功率型儲能元件更適合快速響應(yīng)，只有混合儲能才能兼具兩種優(yōu)點，更好的吞吐功率。因此對混合儲能的控制和優(yōu)化策略研究尤顯重要。本文從光伏電站中各元件的特性分析與建模、逆變器控制、混合儲能的控制策略以及大型光伏電站中混合儲能的容量優(yōu)化配置幾方面進行了研究和討論。
　　(1)分析了并網(wǎng)光伏電站中的組成元件和系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)，分析了混合儲能各種接入方法的優(yōu)缺

3、點。針對其中光伏電池、鋰電池和超級電容器進行了特性分析和建模，并給出了Boost變換器、Buck/Boost變換器和逆變器的基本拓撲結(jié)構(gòu)。
　　(2)分析了恒功率控制的控制目標(biāo)、原理和控制框圖，設(shè)計了功率環(huán)、PI電流控制和鎖相環(huán)。通過仿真測試，驗證了所搭建模型的有效性。提出了基于超級電容器電壓的混合儲能控制策略，根據(jù)充放電狀態(tài)和超級電容器的電壓，判定超級電容器和鋰電池各自的運行狀態(tài)，精確控制了儲能元件的充放電過程。達到了合理的利用

4、儲能系統(tǒng)的容量，延長了鋰電池的使用壽命的目的。通過仿真，驗證了該控制策略的可行性，并分析了對輸送功率的平抑情況。
　　(3)在對混合儲能容量進行優(yōu)化時，統(tǒng)計學(xué)方法和利用HOMER軟件的方法，各有優(yōu)缺點，但都不能很好的處理并網(wǎng)光伏電站中混合儲能的容量優(yōu)化問題。因此本文提出了結(jié)合HOMER軟件和統(tǒng)計學(xué)方法的綜合性容量優(yōu)化方案，使用兩級優(yōu)化來合理配置混合儲能的容量。首先利用HOMER仿真運算，得出鋰電池的功率容量和儲能容量，完成初級優(yōu)化

5、。再利用統(tǒng)計學(xué)方法，對鋰電池容量進行機會約束，在不同置信水平運用遺傳算法下，得到了鋰電池和超級電容器應(yīng)當(dāng)配置的數(shù)量，完成次級優(yōu)化，并最終獲得了經(jīng)濟性最優(yōu)的方案。
　　(4)通過資料獲取了各種環(huán)境參數(shù)、運行參數(shù)和經(jīng)濟參數(shù)。利用實驗室現(xiàn)有4.5kW光伏電池板和光伏電能監(jiān)測網(wǎng)關(guān)得到了每日光伏輸出功率，并依此推算出了3MW光伏電站數(shù)十種典型的輸送功率參考值。使用HOMER軟件仿真出了僅使用鋰電池儲能時的最優(yōu)方案。依據(jù)算得的鋰電池的數(shù)量和鋰