微电网建模及其混合储能配置研究

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1、硕士学位论文微电网建模及其混合储能配置研究ResearchonModelingandCapacityConfigurationOptimizationaboutHybridEnergyStorageSystemofMicro-grid作者：秦魏导师：李国欣副教授中国矿业大学二○一五年四月中图分类号TM74学校代码10290UDC621.3密级公开中国矿业大学硕士学位论文微电网建模及其混合储能配置研究ResearchonModelingandCapacityConfigurationOptimizationaboutHybridEnergyStorageSystemofM

2、icro-grid作者秦魏导师李国欣申请学位工学硕士学位培养单位信息与电气工程学院学科专业电气工程研究方向微电网答辩委员会主席刘建华评阅人盲审二○一五年四月论文审阅认定书研究生秦魏在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢本论文是在李国欣老师的悉心指导下完成的，没有李国欣老师的指导、鼓励及资金上的大力支持，论文是不可能得以顺利完成的。师从三载，收获颇丰，感触亦深。李

3、国欣老师优秀的做人品质，严谨的治学态度，开拓创新的精神，高屋建瓴把握全局的能力，忘我的工作精神给学生树立了潜移默化的典范作用，这也是导师传授给学生最宝贵的财富。在此，谨向我的导师致以深深的敬意。感谢电气安全与智能电器研究所全体老师在我硕士研究生求学期间给予的照顾和帮助，您们严谨的治学态度是我今后学习努力的方向。祝研究所全体老师工作顺利！感谢国网江苏省电力公司电力科学研究院李群总工、袁晓冬高工、李强高工等所有领导同事在我硕士求学期间给予我的实践机会和专业指导，感谢他们在生活和学习上给我提出了许多宝贵的建议，帮助我克服了许多困难，在此表示衷心的感谢！感谢研究所的师兄师姐师弟

4、师妹们，研究生同学，在电科院实习期间的同学，和你们相识是缘分，谢谢你们的关心与帮助！感谢在中国矿业大学7年来所有认识的人给我的关心！感谢学校提供的各种学习生活资源！感谢爸妈和家人在我求学期间对我的照顾和包容，我才能在如此美丽的大学安心学习、完成论文，你们无私的恩情永生难忘，无以为报。唯有努力工作，不断提升自我，不辜负你们的期望。最后，向各位论文评审老师以及答辩组成员老师致敬！感谢你们百忙之中审阅论文并提出宝贵意见。摘要随着微电网内微电源容量的不断增加，微电网孤网运行时功率波动带来的电能质量和系统稳定性问题，越来越受到电力研究人员的重视。将储能装置应用到微电网中能够较好的

5、解决上述问题，但是单一型储能设备都存在一定缺陷，会导致微电网内各种微电源的富裕能量不能被有效利用，降低了能源的利用效率。近年来，国内外电力研究者开始将功率型和能量型的混合储能系统应用到微电网中，以此来优化能源结构和提高电网供电可靠性。为了更好地将混合储能系统应用到微电网中，本文利用DIgSILENT搭建了典型的光储微电网，并对混合储能系统的协调控制策略和容量优化配置进行了详细研究。论文主要内容如下：本文首先对光伏发电系统、蓄电池储能系统、超级电容储能系统和电力负荷的动态模型进行了详细分析，并利用电力商业软件DIgSILENT完成了上述微电网单元的模型搭建工作。接着对混合

6、储能系统结构及控制策略进行了介绍。详细阐述了双向DC/DC变换器以及DC/AC逆变器的结构和工作原理。设计了混合储能系统协调控制策略：以稳定直流侧母线电压为目标，利用低通滤波器将混合储能系统的内环控制参考电流进行分割，低频分量用于控制蓄电池，高频分量用于控制超级电容，通过仿真验证了该控制策略的有效性。然后利用DIgSILENT搭建了典型的光储微电网仿真模型，研究了微电网在并网模式以及孤网模式下改变微电网内微电源出力和负荷变化时系统的响应特性，通过仿真验证了超级电容相较于蓄电池能够快速的响应微电网运行参数改变时所需的功率支撑，有效地缩短了系统的震荡时间和震荡幅度。最后本文

7、研究了混合储能系统的容量优化问题。建立了混合储能系统投资成本最小化和微电网并网功率波动率最小化两个目标函数，之后将微电网并网功率波动率最小化这个目标函数转化为约束条件，从而将多目标函数转换为单目标函数，然后利用粒子群算法对本文提出的优化模型进行了求解，结果显示该方法具有很好地实用性。关键词：微电网建模；DIgSILENT；混合储能系统；协调控制策略；优化配置IAbstractWiththeincreasingcapacityofmicro-powerinmicro-grid,theissueofpowerqualityandsystems