微网分布式混合储能系统建模及控制策略研究

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1、分类号学号M201171145学校代码10487密级硕士学位论文微网分布式混合储能系统建模及控制策略研究学位申请人：陈奕学科专业：电力系统及其自动化指导教师：张步涵教授答辩日期：2014年1月2日万方数据AThesisSubmittedinPartialofFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringSimulationofDistributedHybridStorageSysteminMicrogridandControlStrategyR

2、esearchCandidate:ChenYiMajor:PowerSystemandItsAutomationSupervisor:Prof.ZhangBuhanHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaJanuary2,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研

3、究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签

4、名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要近年来随着环境污染、化石能源的耗尽、以及电力电子技术的发展，越来越多的新能源接入中低压电网，进而出现了供电新形式——微电网，它一般包含多种间歇性能源、负荷和相关的监控保护装置，有并网和孤网两种运行状态，主要采用主从控制和对等控制两种控制模式。微网为新能源并网打开了新的局面，但是也有诸多问题，例如可能给接入的电网造成功率扰动，孤网运行时电压和频率难以稳定，为了解决这些问题，储能装置必不可少。目前储能元件众多，各有优劣，其中液流电池（VRB）储存能量大，超级电

5、容器（EDLC）充放电速度快，所以本文将两者结合，设计搭建了混合储能系统，针对其中DC/DC和DC/AC变换器的控制方法进行了研究，最终仿真分析了微网中分布式混合储能系统的作用。本文首先介绍了微网的基本结构和主从和对等两种控制模式，对两种控制模式的特点进行了对比，并阐述了储能对于微网安全稳定的必要性，在综合分析各种储能技术的基础上，提出了液流电池/超级电容器混合储能，进而开始对混合储能系统进行了结构设计和控制策略研究。然后，比较了储能系统并联和级联结构，在此基础上改进得到带有两个DC/DC变换器的级联拓扑结构，并分别对

6、液流电池和超级电容器进行等效建模。新颖的拓扑结构为结合储能元件的优势奠定基础，而DC/DC控制回路中将先进的BP神经网络算法与传统PID结合，真正实现了两者功率的合理分配——液流电池按照计划平稳充放电，超级电容器平抑快速波动。针对微网不同的运行方式，对DC/AC的控制也采取不同的控制目标和方法，其中P/V控制，意在维持并网模式下功率交换的恒定和电压的稳定，Droop控制可以实现并网和孤网模式之间的无缝转换，V/f控制则可以维持孤网模式下电压频率的无差控制。最后，仿真分析了混合储能对微网的三大作用，包括改善电能质量、提高

7、供电可靠性和优化间歇性能源出力。此外，针对因Droop控制参数不合理引起的问题，提出了一种参数优化的方法，在等效简化微网结构之后，该方法以系统小信号状态空间方程为基础，综合考虑了系统渐近稳定、控制带宽和鲁棒性等因素，通过混沌粒子群算法寻优求出参数，最终仿真验证了该参数可以维持系统的电压和频率稳定，并实现功率的合理分配。关键词：微网；混合储能；控制策略；参数优化I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractInrecentyears,facingtheproblemsofenvironmentalpollution,

8、theexhaustionoffossilenergysources,andthedevelopmentofthepowerelectronictechnology,moreandmorenewenergyaccessinmedium-lowvoltagepowernetworks.Themicro-grid,whichisane