微电网混合储能系统优化配置研究

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1、隶．初大·譬硕士学位论文万方数据微电网混合储能系统优化配置研究导师姓名：睦亡蚕绘壹出万方数据RESEARCHONOPTIMALALLOCATIONOFHYBRIDENERGYSTORAGESYSTEMINMICROGRIDAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYWANGWeiSupervisedbyProfessorLUGuangxiangProfessorXUQingshanSchoolofElectricalEngineeringSo

2、utheastUniversityMay，2014万方数据东南大学学位论文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，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名量壶日期：丝生妄!，东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印

3、或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：王垒垄导师签名：期：塑!生．篁!箩万方数据摘要可再生能源凭借其环境友好性和资源充沛性而备受瞩目，微电网技术作为可再生能源利用的有效形式快速发展。但由于微电网中光伏发电和风力发电具有随机性和波动性，对负荷的供电可靠性和电网的电能质量甚至稳定性造成了不利影响。储能系统能够为微电网运行过程中提供必要的能量缓冲，可以很大程度上解决或改善微电网运行时的诸

4、多问题。然而储能装置的价格昂贵，如何合理选取储能的额定功率和容量是保障微电网经济稳定运行的重要前提。本文重点研究了不同场景下储能系统的优化配置方法。首先，研究了发电充裕条件下独立型微电网储能容量的确定方法和影响因素，提出了在满足供电可靠性前提下弃置部分过剩能量的容量确定新方法，避免了储能容量在运行过程中逐渐增加。分析了微电网发电充裕度及可再生能源混合比例对储能配置的影响，结果表明合理选取光伏发电与风力发电的混合比例能够有效减小储能容量，此外，提高微电网的发电充裕度能够大幅降低微电网对储能的需求，同时影响着光伏发电和风力发电的最优配置比例。然后，从两个角度研

5、究了并网运行微电网中储能容量配置方法。一方面，储能系统用于平滑可再生能源输出功率波动场景下，利用离散傅里叶变换和逆变换对可再生能源的出力进行滤波，高频部分由储能系统吸收消纳，低频部分即为微电网的平滑输出功率。考虑储能系统的充放电效率和荷电状态的限制，确定能够满足连续循环运行的储能系统的功率与容量，并分析了平滑时间尺度和功率波动限值对储能容量的影响。该方法几乎能够实现任意时间段内平滑后的功率波动不超过给定的限值，具有较强的适用性。另一方面，储能系统与可再生能源发电系统配合实现计划发电场景下，利用储能系统补偿可再生能源发电预测误差。分析了可再生能源发电预测误差

6、的概率分布特性，运用区间估计的方法获得储能系统的功率与容量。比较了微电网储能配置方案对储能容量的影响，结果表明集中配置能够充分利用各个储能装置的可用容量，减小微电网储能系统的容量，从这一角度而言集中配置优于分散配置。最后，分析比较了以超级电容为代表的功率型储能装置和以锂电池为代表的能量型储能装置在平滑可再生能源功率波动方面的特性，仿真结果表明功率型储能装置适合平滑短时大幅功率波动，能量型储能装置适合平滑长时小幅功率波动。考虑到单一的功率型和能量型储能装置的局限性，将两者有机结合组成混合储能系统以整合各自的优势。提出了基于模糊控制理论的功率优化分配方法，并以

7、混合储能系统的总成本最低为目标，兼顾了各储能介质的充放电功率约束和荷电状态约束以及平滑功率波动的柔性约束，运用遗传算法求解混合储能系统的最优配置。研究发现适当放宽对平滑目标的要求能够大幅减少混合储能系统的功率与容量，这可以为混合储能系统配置时性能与成本的折中提供参考。关键词：微电网：混合储能系统：优化配置：功率平滑；发电预测：功率分配万方数据东南大学硕士学位论文万方数据AbstractRenewableenergyhasattractedmuchattentionbecauseitisenvironmentallyfriendlyanditsreserve

8、isabundant．Microgrid，asaneffectiv