基于混合储能的风力发电波动平抑控制策略研究

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1、UN丨VERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题目基于混合储能的风力发电波动平抑控制策略研究学科专业控制理论与控制工程学号201221070329作者姓名高阳指导教师徐红兵教授独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，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己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技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

2、何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：扣祁_____日期：a/i年r月w曰论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技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、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：入/r年r月G日分类号密级注1UDC学位论文基于混合储能的风力发电波动平抑控制策略研究（题名和副题名）高阳（作者

3、姓名）指导教师徐红兵教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业控制理论与控制工程提交论文日期2015年5月18日论文答辩日期2015年5月22日学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月27日答辩委员会主席邹见效评阅人邹见效、张榆平注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。THESTUDYONCONTROLSTRATEGYOFTHESTABILIZEFLUCTUATINGWINDPOWERBASEDONHYBRIDENERGYSTORAGEAMasterThesisSubmittedtoUniversityofE

4、lectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:ControlTheoryandControlEngineeringAuthor:YangGaoAdvisor:ProfessorHongbingXuSchool:SchoolofAutomationEngineering摘要摘要为了有效地抑制风电场输出功率的波动性和随机性，需要将风电场与储能系统二者相结合，从而可以减小由于风电场输出功率的波动而对电网造成的不利影响，由于混合储能系统同时兼具了能量型储能设备和功率型储能设备的优势，因此本文重点研究了基于混合储

5、能的风力发电波动平抑控制策略。本文首先分析了风电场输出功率的波动特性，然后结合混合储能系统的结构和特点，提出了一种基于小波包分解和荷电状态（SOC）分层优化的混合储能风力发电功率波动平抑的方法。主要在以下几方面开展了工作：（1）对由超级电容和锂电池组成的混合储能系统展开了研究，并对其结构和原理进行了详细分析。根据各储能设备的特点建立了相关等效电路模型，并进一步研究了混合储能系统的特性，得出了锂电池和超级电容的相关参数指标。（2）基于实测风电功率数据，分析了风电输出功率的波动特性以及不同频段波动对电网频率的影响，确定了储能系统需要平抑的主要目

6、标频段；采用小波包分解理论对风电场输出功率信号进行多尺度分解，得到了实测数据经小波包分解后的各频段信号。（3）基于实测风电功率数据和混合储能系统的模型，从风电场的实用性和经济性的最优化角度出发，采用生物遗传算法，得出了本文所需要配置的超级电容和锂电池的具体容量和功率大小。（4）根据混合储能系统整体以及不同储能设备荷电状态的不同，对基于SOC分层优化的混合储能风电功率平抑方法进行了研究。该方法分为功率优化层和功率分配层。功率优化层主要是动态调节当前混合储能系统整体的SOC状态，实时跟踪设定功率；功率分配层主要根据混合储能系统中储能设备荷电状态

7、的不同，实施调节储能设备之间的功率分配。（5）在PSCAD中搭建了仿真模型，验证了本文所设计的混合储能系统控制方法的有效性。仿真结果表明：本文所研究的控制策略，完成了对风电输出功率波动的平滑控制，且维持混合储能系统整体及储能设备的SOC在合理范围之内，有效地避免了过充过放现象的发生，延长了其使用寿命。关键词：风力发电，混合储能系统，波动平抑，小波包分解，分层优化控制IABSTRACTABSTRACTInordertoeffectivelysuppresswindfarmoutputpowervolatilityandrandomness,t

8、hewindfarmwillneedacombinationofbothwiththeenergystoragesystem,whichcanreducetheadverseef