基于混合储能的小型风力发电系统能量管理研究

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1、分类号：ＴＰ２７３单位代码：１０４３０２０８０３０２密级：无学号：２０１ＳｈａｎｄｏｎｇＪｉａｎｚｈｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ硕士学位论文论文题目：基于混合储能的小型风力发电系统能量管理研究研究生姓名孙玉龙专业名称统工程系指导教师姓名齐保良学院信息与电气工程学院入学日期２０１２年９月论文提交日期２０１５年６月山东建筑大学硕士学位论文题目基于混合储能的小型风力发电系统能量管理研究计：学位论文７０页表格４个插图５９幅

2、评阅人：盲审盲审＿指导教师：学院院长：张桂青２０１５年６月学位论文完成日期：原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得山东建筑大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。／／么学位论文作者签名：曰期災丄＜学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解山东

3、建筑大学有关保留：山、使用学位论文的规定，即东建筑大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权山东建筑大学可以将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、缩印或其它手段保存、汇编学位论文。保密论文在解密后遵守此声明。Ｅ讀学位论文作者签名：ｌ期导师签名曰期７£１上丄、＞山东建筑大学硕士学位论文摘要风力发电机输出的电压和功率不稳定一般需加储能装置才能为负载提供稳定的电，。能，功率脉动性负载影响储能装置的使用寿命及风力

4、发电系统稳定运行为延长储能装置使用寿命和提高风电系统的输出功率，本文将蓄电池和超级电容器组成混合储能系统应用到小型风力发电系统中，对系统的能量管理控制策略和混合储能容量优化配置等问题进行了研究。一１．设计了种基于蓄电池和超级电容器混合储能的小型风力发电系统。在分析系统能量流动基础上研究了小型风电系统的能量管理控制，使风力发电机、蓄电池、超级电容器、卸荷负载、市电切换等单元工作在最优状态。２．为充分发挥蓄电池能量密度大和超级电容器功率密度大、响应速度快、循环寿命长的互补优势，研究了混合储能系统

5、的功率分配。首先利用低通滤波将混合储能系统功率分为低频部分和高频部分，分别由蓄电池和超级电容器承担，然后利用模糊控制器根据蓄电池和超级电容器的荷电状态对分配功率进行调节，最后对再分配功率进行限值管理，输出蓄电池和超级电容器的给定充放电功率参考值，实现混合储能系统的合理充放电。３．研究了混合储能系统的容量优化配置。对混合储能系统容量优化的必要性进行分析，建立了混合储能系统的容量优化模型，以混合储能系统投资成本最低为优化目标，以系统的容量需求和功率需求等技术指标作为约束条件，釆用单纯形法实现储能系统

6、的容量优化配置。，并进行了编程实现和算例验证４．在完成参数设计的基础上，建立小型风力发电系统仿真模型，进行了仿真实验。仿真结果表明，超级电容器响应突变功率和峰值功率，提高了系统的功率输出能力和能量利用效率，使蓄电池避免大电流充放电，有益于延长蓄电池的使用寿命；制定了能量管理控制策略，调节蓄电池和超级电容器的荷电状态，稳定直流母线电压，实现系统能量平衡，避免储能设备因荷电状态饱和或枯竭过早切除而影响储能系统的使用性能。关键词：小型风力发电，蓄电池，超级电容器，能量管理，容量优化Ｉ山东建筑大

7、学硕士学位论文ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＥｎｅｒＭａｎａｅｍｅｎｔｏｆＳｍａｌｌＷｉｎｄＰｏｗｅｒＧｅｎｅｒａｔｉｏｎｇｙｇＳｙｓｔｅｍｗｉｔｈＨｙｂｒｉｄＥｎｅｒｇｙＳｔｏｒａｅｇＳｕｎＹｕｌｏｎｇＳｓｔｅｍＥｎｉｎｅｅｒｉｎ）（ｙｇｇＤｉｒｅｃｔｅｄｂｙＱｉＢａｏｌｉａｎｇＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｅｖｏｌｔａｇｅａｎｄｏｗｅｒｏｆｗｉｎｄｅｎｅｒａｔｏｒｏｕｕｔａｒｅｎｏｔｓｔａｂｌｅｓｏｔｈａｔｔｈｅｅｎｅｒｓｔｏｒａｅｐｇ＾，ｇｙ

8、ｇｄｅｖｉｃｅｓａｒｅｎｅｅｄｅｄｅｎｅｒａｌｌｙｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｏｖｉｄｅｓｔａｂｌｅｏｗｅｒｔｏｔｈｅｌｏａｄ．Ｔｈｅｏｗｅｒｕｌｓａｔｉｎｇｐｐｐｐｇｌｏａｄｉｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｗｈｉｃｈｉｓｈａｒｍｔｏｔｈｅｌｉｆｅｏｆｔｈｅｅｎｅｒ