铅酸电池储能系统建模与应用研究

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1、学校代号：学号：密级：10532Sll09、Ⅳ209公开铅酸电池储能系统建模与应用研究lUllIlUIIIIlY2356566Studyonthemodelingoflead—acidbatterystoragesystemanditsapplicationbyZhangJuanB．E．(HunanUniversity)2011AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringElectricalEngineeringintheGraduateSchoolo

2、fHunanUniversitySupervisorProfessorLIXinranApril，2013工程硕士学位论文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究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，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，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：矛憋踊日期：如D年』月刁El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、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件

3、和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以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，可以采用影印、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、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密由。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：导师签名：掀娟日期：p眵年。月叼日日期：)口13年小月习Et，m久啦彳＼荔、可铅酸电池储能系统建模与应用研究摘要近年来，随着我国风电装机容量的迅猛增长，风电并网问题日益突出：风速的波动性和不确定性决定了风电功率随时间不确定地波动，若不采取适当控制措施，当风电机组大规模并网时，将严重影响电力系统运行状态。通过在风电场接入一

4、定容量的储能装置可用于平抑风电功率波动，提高风能利用效率。铅酸电池以其价格低廉，技术成熟等优点广泛应用于电力储能领域。为了更好地研究铅酸电池储能系统的运行特性，基于电池充放电特性建立其准确的仿真模型具有重要意义。本文针对铅酸电池在平抑风电功率波动方面的应用，从以下三个方面进行研究：一首先从电池等效模型上分析新一代电动汽车电池模型(PartnershipforaNewGenerationofVehicles，PNGV)和三阶模型的各自优缺点。综合两种模型的优点，提出了一种改进PNGV模型，并利用Matlab／Simulink构建改进PNGV模型的数字仿真模型。通过仿真验证改进PNG

5、V模型在考虑更多外界因素对电池的影响下能更好地反映铅酸电池的动态充放电特性。并通过灵敏度分析提取影响单体运行特性的主导因素，为模型的参数调整及结构优化提供理论指导。然后，对铅酸电池与交流电网的连接部分一能量转换系统(PowerConvertionSystem，PCS)进行建模。本文采用经DC／DC和DC／AC两级并网的PCS结构，对DC／DC采用电压外环、电流内环的控制策略，对DC／AC采用功率外环，电流内环的控制策略，利用Matlab／Simulink分别建立双向DC／DC和DC／AC数字仿真模型。通过仿真验证了基于DC／DC和DC／AC两级结构的PCS能实现有功和无功功率的实

6、时跟踪。最后结合国家电网示范工程一张家口风电场实际有功数据，基于低通滤波原理，分析低通滤波器时间常数和所需储能容量之间的关系。从平抑目标和经济性两方面考虑，确定铅酸电池储能系统容量。利用铅酸电池储能系统等效模型对风电功率实际数据进行仿真分析，仿真结果表明建立的铅酸电池储能系统模型对风电波动功率能起到较好的平抑效果。关键词：风力发电；铅酸电池；储能系统；平抑功率波动II工程硕士学位论文AbstractRecently，windpowerinstalledcapacityinourcountryhasbeenenlarging，whichbringaboutsomeproblemsi

7、nwindpowerinteraction，ifappropriatecontrolmeasuresarenotbetaken，thefluctuationofthepowerarousedbythefluctuationofwindvelocity，wouldseriouslyaffectthegridwhenthewindturbineconnecttothegirdinlargescale．Inordertosolvetheproblemofwindpowerfluctua