光伏发电系统与储能装置协调运行与控制研究

【摘要】：在化石能源日益枯竭的今天，太阳能光伏发电作为一种可再生的发电形式受到越来越多的重视。太阳能辐射的随机性和波动性，导致了光伏发电系统输出的不可控，这成为影响光伏渗透率提高的重要因素。应用储能技术被认为可以有效改善光伏发电系统的可控性。光伏发电系统引入储能装置后，研究光伏发电系统与储能装置协调运行与控制是十分必要的。 本文首先介绍了光伏电池阵列的建模原理，通过仿真获取光伏电池阵列的输出特性曲线并对曲线进行相关分析；基于电导增量法和Boost升压电路设计实现了光伏电池阵列的最大功率追踪；完成三相逆变器及其控制器设计，实现光伏系统并网。仿真研究表明，并网光伏系统的有功功率随光伏电池外部条件变化而随机波动。 论文基于PSCAD/EMTDC平台建立铅酸蓄电池三阶动态仿真模型，仿真测试了铅酸蓄电池的外特性并验证了仿真模型的有效性；提出电池组简化等效方法，通过仿真验证了简化等效方法的准确性。 介绍了两种应用于分布式光伏发电系统储能装置接入方式。针对分布式光伏发电系统提出的储能装置直流侧接入方式，设计了相应的控制器并进行了仿真验证，仿真表明，本文设计实现了含储能装置的光伏发电系统并网有功功率可调节。 针对由反向功率流引起的光伏系统并网点电压越限的问题，提出并仿真实现四种储能协调控制策略。仿真研究表明四种储能协调控制策略均能不同程度地改善并网点电压越限的问题。对比分析表明，从满足并网电压要求和减小储能容量要求角度考虑，控制电压运行是较优的方式。但其他方式也有各自优点，实际应用中应当综合考虑。 【关键词】：太阳能光伏 最大功率追踪 铅酸蓄电池建模 储能协调控制
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 太阳能光伏发电的发展现状8-10
• 1.2 各类储能技术概述10-13
• 1.3 储能技术在光伏发电系统中的应用研究13-14
• 1.4 本文内容安排及主要研究工作14-16
• 2 并网光伏系统建模16-40
• 2.1 光伏电池阵列建模16-25
• 2.2 光伏最大功率追踪建模25-33
• 2.3 并网逆变器建模33-39
• 2.4 本章小结39-40
• 3 光伏发电系统中储能装置接入方式40-57
• 3.1 铅酸蓄电池建模40-49
• 3.2 储能装置接入方式49-51
• 3.3 储能装置直流接入方式主电路及其控制51-55
• 3.4 本章小结55-57
• 4 光伏发电系统与储能装置协调控制策略57-77
• 4.1 分布式光伏发电系统并网点电压越限问题57-58
• 4.2 分布式光伏发电系统与储能装置协调控制策略58-60
• 4.3 协调控制策略仿真实现60-75
• 4.4 协调控制策略对比分析75-76
• 4.5 本章小结76-77
• 5 总结与展望77-79
• 5.1 本文工作总结77-78
• 5.2 有待进一步开展的工作78-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-83

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