微电网混合储能分层模糊控制策略研究

摘要

现代电力能源中，基于风力发电和太阳辐射发电的清洁能源具有出力随机、间歇性停运和功率波动较为频繁的特点。本文主要针对10kv以下交流微电网，以平抑分布式能源功率波动，减小分布式能源对微电网并网运行和孤岛运行的不利影响为目的，研究了基于微电网混合储能系统的充放电控制策略。
　　首先，本文对分布式电源功率波动特点进行了分析，将系统出力分为稳态波动功率、峰值波动功率以及往复性波动功率三种功率波动类型，并根据系统功率波动的平抑要求，研究发现超级电容器和铅酸蓄电池二者存在优势互补，所组成的混合储能系统可以有效吞吐波动功率，提高微电网的电能质量。
　　然后，将不同储能元件复合结构进行对比分析，确定使用含有双向DC/DC变换器的两级并联结构作为集中式微电网的混合储能系统的复合结构。接着设计了一种由实时状态层、逻辑运算层与系统控制层组成的三层控制模型。其中，实时状态层主要用于采集微电网系统的功率波动信号与超级电容器的荷电状态，并制定基于超级电容器首先进行功率吞吐原则的充放电规则。逻辑运算层提供控制对象库和控制算法库两种检索预置库。通过检索控制对象库可得到超级电容器与蓄电池不同充放电状态下的控制对象，然后将控制对象传递给系统控制层，系统控制层对控制算法库进行检索，即可以得到相适应的控制算法，然后经过脉宽调制双向DC/DC变换器占空比可对混合储能系统功率吞吐进行协调控制。同时在系统控制层引入自整定模糊PI控制器替代传统PI控制器作为辅助，可起到平抑功率非线性波动，优化系统运行的作用。
　　最后，本文使用在Matlab/Smiulink仿真平台搭建风光储微电网的模型进行计算仿真，证实提出的分层模糊控制策略能够有效稳定储能系统直流电压，平抑分布式电源功率波动，保证微电网并网和孤岛模式的稳定运行，实现负荷投切的平滑过渡。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

2 风光互补微电网建模分析

2.1 光伏发电系统

2.2 风力发电系统

2.3 微电网拓扑结构与控制策略研究

2.4 本章小结

3 微电网功率波动与储能系统特性分析

3.1 微电网功率波动特性分析

3.2 铅酸蓄电池数学模型及特性分析

3.3 超级电容器数学模型与特性分析

3.4 混合储能元件特性分析

3.5 本章小结

4 混合储能系统分层模糊控制策略设计

4.1 交流微电网集中式混合储能系统控制结构

4.2 三层控制模型结构设计

4.3 自适应模糊PI控制器设计

4.4 本章小结

5 仿真验证

5.1 风光互补微电网仿真结构

5.2仿真分析

5.3 本章小结

6总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文