混合储能系统平抑风电场功率波动研究

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1、学校代号10532学号S12092071分类号TM734密级公开硕士学位论文混合储能系统平抑风电场功率波动研究学位申请人姓名李文英培养单位电气与信息工程学院导师姓名及职称李培强副教授学科专业电气工程研究方向电力系统分析与控制论文提交日期2015年4月30日学校代号：10532学号：S12092071密级：公开湖南大学硕士学位论文混合储能系统平抑风电场功率波动研究学位申请人姓名：李文英导师姓名及职称：李培强副教授培养单位：电气与信息工程学院专业名称：电气工程论文提交日期：2015年4月30日论文答辩日期：2015年5月17日答辩委员会

2、主席：姚建刚教授ResearchonhybridenergystoragesystemtosuppressthewindfarmpowerfluctuationsbyLIWenyingB.E.(UniversityofSouthChina)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinElectricalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversit

3、ySupervisorAssociateProfessorLIPeiqiangApril，2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研巧所取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体ｉ。，巧已在文中Ｕ■明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：东义＿曰期：５年女月曰泉＿＿叫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

4、位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阔。本人授权湖南大学可凶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Ｗ采巧影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□。，在年解密后适用本授权书２、不保密过。＂＂（请在上相应方框两打Ｖ）＾＾篆日期作者签名：＾；户１＾年矣月日导师签名之／《日期：户复月古日含舞／混合储能系统平抑风电场功率波动研究摘要风能作为一种蕴藏丰富的清洁可再生能源，是解决当前能源危机和环境恶

5、化问题的一种有效途径，风力发电技术越来越受到世界各国的重视。风能具有很强的随机波动性，风电直接并网会对电力系统的安全稳定运行造成不良影响，甚至引发电网崩溃问题。随着大规模储能技术的日益成熟，在风电场装设一定容量的储能系统是解决风电并网波动问题的有效手段。单一类型的储能方式难以兼具大功率密度和高能量密度的优点，蓄电池和超级电容器组成的混合储能系统，能取长补短，发挥两者各自的优势，对风电功率波动的平抑效果较为理想。混合储能系统模型结构的搭建、蓄电池和超级电容器容量配置以及协调控制策略的研究，具有重要的意义。首先，简要介绍了铅酸蓄电池和超

6、级电容器各自储能原理及储能特性。在比较已有的各种等效模型的基础上，本文铅酸蓄电池选用PNGV等效电路模型，超级电容器选择经典等效电路模型。在Matlab中搭建了蓄电池和超级电容器的单体仿真模型，仿真结果证明了模型的有效性。然后，提出一种蓄电池和超级电容器的容量配置方法。取某风电场实测风电功率数据为研究对象，根据傅里叶变换对其进行频谱分析，得到风电波动频率分布情况，作为混合储能系统波动功率分配的依据。综合考虑风电并网波动要求和储能容量配置经济性问题，得到对风电功率数据进行小波包分解的最佳层，并提出一种基于熵权法的小波函数优化选择方法。

7、选择3组具有典型代表性的风电功率数据，用最优小波函数经小波包分解到最佳层，得到并网期望功率和各频率不同的波动分量。根据蓄电池能量密度大和超级电容器功率密度高的特点，将波动分量分为低频波动部分和高频波动部分，分别作为两种储能元件的平抑目标，并以此为基础经过分析计算，得到蓄电池和超级电容器的容量配置结果。最后，提出一种基于SOC优化的混合储能系统协调控制方法。根据SOC的大小将储能元件的工作区域划分为五个部分，再结合储能元件的实时充放电状态，把储能元件的工作状态分为正常工作状态和非正常工作状态。分析两种储能元件相互配合可能出现的所有非正

8、常工作状态，通过实时检测SOC的大小，对非正常工作状态下储能元件的充放电参考功率进行重新分配，以保证SOC处于正常范围内。该控制方法能在保证平抑效果的同时尽可能延长储能元件的寿命。关键词：混合储能系统；蓄电池；超级电容器；小波包分解；