含锂电池和超级电容混合储能系统的控制与优化研究
发布时间：2023-11-12 13:12
近年来,由于可再生能源利用与智能电网建设等的需要,电力储能技术作为一种新兴的调节手段,因其控制灵活、使用方便得到高度重视。储能技术通常可分为具有大容量储能特性、循环寿命短的能量型储能和具有快速响应特性、循环寿命长的功率型储能。通常,单一储能的适用范围往往较为局限。混合储能技术由于可充分利用不同类型储能在技术特性上的互补性,满足不同层次的技术需求,在电力系统中应用前景广阔。目前,国内外关于混合储能系统的研究还处于基础理论与示范阶段。因此,研究混合储能系统建模、控制和优化等,对混合储能系统在实际工程中的应用等具有指导意义和参考价值。本文结合“含分布式电源的微电网关键技术研发”(863计划,2011AA05A107)和“分布式电源接入系统后混合储能关键技术研究与实验平台建设”(国家电网公司重大专项,ZDK/GW003-2012)等项目,开展了混合储能系统多尺度模型、控制策略设计、运行控制参数优化和综合优化等研究。根据所提出的策略、指标和模型等,给出混合储能系统整体技术经济特性的提升措施,为其运行与优化等提供更充分的决策依据,对混合储能系统的推广应用具有重要意义。储能系统模型是进行微电网设计、...
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 引言
1.2 主要储能技术及其比较分析
1.2.1 国内外主要储能技术
1.2.2 不同储能的技术经济比较
1.3 混合储能系统在微电网中的应用现状
1.4 混合储能系统控制策略的研究现状
1.5 混合储能系统控制参数辨识与影响分析的研究现状
1.6 混合储能系统综合优化的研究现状
1.7 本文的主要研究内容
2 基于不同特性与需求的混合储能系统多尺度模型
2.1 引言
2.2 交流用混合储能系统的典型结构及运行方式
2.3 基于储能系统结构与运行特性的暂态仿真模型
2.3.1 锂电池单级式储能设备的同比例暂态仿真模型
2.3.2 超级电容多重化双级式储能设备的同比例暂态仿真模型
2.4 考虑自放电率和充放电效率的通用稳态模型
2.4.1 基于储能共同特点的通用稳态模型及离散化
2.4.2 自放电率和充放电效率等因素的影响
2.5 混合储能系统各组成部分的寿命模型
2.5.1 计及不规则充放电的锂电池寿命模型
2.5.2 基于等效循环次数的超级电容简化寿命模型
2.5.3 基于使用年限折算的储能变流器寿命模型
2.6 混合储能系统各部分的经济分析模型
2.6.1 储能阵列和储能变流器的投资成本
2.6.2 计及寿命影响的等效成本模型
2.7 本章小结
3 基于协调配合的混合储能系统控制策略设计
3.1 引言
3.2 混合储能系统功率分配与保护控制
3.2.1 混合储能系统功率分配方法
3.2.2 各储能系统的保护措施
3.3 考虑各储能设备配合的协调控制策略
3.3.1 整体调节能力优化
3.3.2 过充过放保护配合
3.3.3 最大功率限制保护配合
3.3.4 混合储能系统协调控制的整体流程
3.4 算例分析
3.4.1 储能系统的技术参数与控制参数
3.4.2 基于储能有限配置的算例分析
3.4.3 基于储能冗余配置的算例分析
3.5 协调配合策略控制效果的影响分析
3.6 本章小结
4 混合储能系统运行控制参数的多层次优化
4.1 引言
4.2 量化各储能设备之间配合程度的协调裕量指标
4.3 基于单一指标的运行控制参数优化模型及算法
4.3.1 考虑延长锂电池储能阵列寿命的优化模型
4.3.2 基于单一指标的运行控制参数优化算法流程图
4.3.3 算例分析
4.3.4 锂电池寿命损耗影响的灵敏度分析
4.4 基于整体性能的运行控制参数优化模型及算法
4.4.1 考虑提升混合储能整体技术经济性的优化模型
4.4.2 基于整体性能的运行控制参数优化算法流程图
4.4.3 算例分析
4.5 控制策略对混合储能系统的技术经济影响分析
4.6 本章小结
5 混合储能系统的功率、容量与控制参数综合优化
5.1 引言
5.2 混合储能系统功率和容量的特点
5.3 储能系统有效率指标
5.3.1 现有指标在反映能量双向流动方面的不足
5.3.2 综合计及源、荷的储能系统有效率指标
5.4 计及有效率约束的混合储能系统综合优化模型
5.4.1 考虑降低总损耗折算成本的综合优化模型
5.4.2 基于整体技术经济特性的综合优化算法流程图
5.4.3 算例分析
5.4.4 不同优化目标的对比分析
5.5 功率、容量与控制参数对整体技术经济特性的影响分析
5.5.1 功率和容量的技术经济性影响分析
5.5.2 滤波时间常数的技术经济性影响分析
5.5.3 协调裕量指标的技术经济性影响分析
5.6 实际工程中不同储能方案的综合优化分析
5.6.1 单一储能
5.6.2 新增超级电容储能
5.6.3 混合储能
5.6.4 三种储能方案的综合分析
5.7 本章小结
6 结论
致谢
参考文献
附录
A. 作者在攻读学位期间发表的论文
B. 作者在攻读学位期间主要参与的科研项目
本文编号：3863223
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 引言
1.2 主要储能技术及其比较分析
1.2.1 国内外主要储能技术
1.2.2 不同储能的技术经济比较
1.3 混合储能系统在微电网中的应用现状
1.4 混合储能系统控制策略的研究现状
1.5 混合储能系统控制参数辨识与影响分析的研究现状
1.6 混合储能系统综合优化的研究现状
1.7 本文的主要研究内容
2 基于不同特性与需求的混合储能系统多尺度模型
2.1 引言
2.2 交流用混合储能系统的典型结构及运行方式
2.3 基于储能系统结构与运行特性的暂态仿真模型
2.3.1 锂电池单级式储能设备的同比例暂态仿真模型
2.3.2 超级电容多重化双级式储能设备的同比例暂态仿真模型
2.4 考虑自放电率和充放电效率的通用稳态模型
2.4.1 基于储能共同特点的通用稳态模型及离散化
2.4.2 自放电率和充放电效率等因素的影响
2.5 混合储能系统各组成部分的寿命模型
2.5.1 计及不规则充放电的锂电池寿命模型
2.5.2 基于等效循环次数的超级电容简化寿命模型
2.5.3 基于使用年限折算的储能变流器寿命模型
2.6 混合储能系统各部分的经济分析模型
2.6.1 储能阵列和储能变流器的投资成本
2.6.2 计及寿命影响的等效成本模型
2.7 本章小结
3 基于协调配合的混合储能系统控制策略设计
3.1 引言
3.2 混合储能系统功率分配与保护控制
3.2.1 混合储能系统功率分配方法
3.2.2 各储能系统的保护措施
3.3 考虑各储能设备配合的协调控制策略
3.3.1 整体调节能力优化
3.3.2 过充过放保护配合
3.3.3 最大功率限制保护配合
3.3.4 混合储能系统协调控制的整体流程
3.4 算例分析
3.4.1 储能系统的技术参数与控制参数
3.4.2 基于储能有限配置的算例分析
3.4.3 基于储能冗余配置的算例分析
3.5 协调配合策略控制效果的影响分析
3.6 本章小结
4 混合储能系统运行控制参数的多层次优化
4.1 引言
4.2 量化各储能设备之间配合程度的协调裕量指标
4.3 基于单一指标的运行控制参数优化模型及算法
4.3.1 考虑延长锂电池储能阵列寿命的优化模型
4.3.2 基于单一指标的运行控制参数优化算法流程图
4.3.3 算例分析
4.3.4 锂电池寿命损耗影响的灵敏度分析
4.4 基于整体性能的运行控制参数优化模型及算法
4.4.1 考虑提升混合储能整体技术经济性的优化模型
4.4.2 基于整体性能的运行控制参数优化算法流程图
4.4.3 算例分析
4.5 控制策略对混合储能系统的技术经济影响分析
4.6 本章小结
5 混合储能系统的功率、容量与控制参数综合优化
5.1 引言
5.2 混合储能系统功率和容量的特点
5.3 储能系统有效率指标
5.3.1 现有指标在反映能量双向流动方面的不足
5.3.2 综合计及源、荷的储能系统有效率指标
5.4 计及有效率约束的混合储能系统综合优化模型
5.4.1 考虑降低总损耗折算成本的综合优化模型
5.4.2 基于整体技术经济特性的综合优化算法流程图
5.4.3 算例分析
5.4.4 不同优化目标的对比分析
5.5 功率、容量与控制参数对整体技术经济特性的影响分析
5.5.1 功率和容量的技术经济性影响分析
5.5.2 滤波时间常数的技术经济性影响分析
5.5.3 协调裕量指标的技术经济性影响分析
5.6 实际工程中不同储能方案的综合优化分析
5.6.1 单一储能
5.6.2 新增超级电容储能
5.6.3 混合储能
5.6.4 三种储能方案的综合分析
5.7 本章小结
6 结论
致谢
参考文献
附录
A. 作者在攻读学位期间发表的论文
B. 作者在攻读学位期间主要参与的科研项目
本文编号：3863223
本文链接：https://www.wllwen.com/jingjilunwen/jiliangjingjilunwen/3863223.html