分布式发电中混合储能系统能量管理研究

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1、硕士学位论文分布式发电中混合储能系统能量管理研究RESEARCHONENERGYMANAGEMENTOFHYBRIDENERGYSTORAGESYSTEMINDISTRIBUTEDGENERATION郭朝江哈尔滨工业大学2018年1月国内图书分类号：TM46学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文分布式发电中混合储能系统能量管理研究硕士研究生：郭朝江导师：和军平副教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2017年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM46U.D.C:612.3Adissertation

2、submittedinpartialfulfillmentoftherequirementsfortheacademicdegreeofMasterofEngineeringRESEARCHONENERGYMANAGEMENTOFHYBRIDENERGYSTORAGESYSTEMINDISTRIBUTEDGENERATIONCandidate：GuoChaojiangSupervisor：Asso.Prof.HeJunpingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliat

3、ion：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要当今，可再生能源发电技术在国内外得到了快速的发展和应用。作为可再生能源发电应用中重要的一部分，储能系统可起平抑功率波动和维持母线电压稳定等作用。传统的蓄电池储能存在功率密度低、循环寿命短等缺点，使储能系统的成本较高。混合储能技术因成本低、性能好等优点而得到了快速发展。混合储能系统的控制及功率的分配是其关键技术问题，它们决定着混合储能系统能否充

4、分发挥其性能特点，这也是本文的研究重点。本文以锂电池和超级电容组成的混合储能系统为研究对象。首先确定了混合储能系统的直流侧接入方式，根据混合储能系统的负载的特性确立了储能单元的有源连接方式及双向buck/boost的拓扑结构，建立了锂电池以及超级电容的等效模型，着重分析了锂电池循环寿命的影响因素，为储能系统控制方法以及能量管理方案的设计奠定基础。运用状态空间平均法建立了双向buck/boost电路的小信号模型，分析了混合储能系统中两个变换器几种控制方法的优缺点，最终确定锂电池的变换器采用恒功率控制，并根据不同充放电状态设计不同的控制器，以准确跟踪分配的功率指令；超级电容的双向变换器采用电压、

5、电流双闭环的恒压控制方法，用以维持母线电压稳定和功率平衡。并加入超级电容荷电状态判断模块，使锂电池能在超级电容荷电状态越限时维持母线电压稳定及功率平衡。运用频率设计法设计了调节器的参数，并在MATLAB中仿真验证了变换器控制方法的有效性。根据锂电池和超级电容的性能特点，设计了一种能量管理方案。设计了低通滤波与多目标优化相结合的功率分配方法。一方面使锂电池的承担更小的平滑功率，以延长其使用寿命；另一方面充分利用超级电容的容量，以降低传输过程中的损耗。同时，加入储能系统状态管理，进行过充过放保护和最大功率限制保护，保证其安全运行。在MATLAB中，将本文提出方案与传统方案进行了仿真对比，仿真结果

6、证明了本文方案的有效性。搭建起以DSP28335为控制芯片的混合储能系统实验平台，并设计了相应的控制程序，对本文设计的双向变换器控制方法和能量管理方案进行实测，实验结果证明了本文能量管理方案的有效性。关键词：混合储能系统；功率波动平抑；多目标优化；状态管理-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractNowadays,renewableenergypowergenerationhasbeendevelopedrapidly.Asanimportantpartofrenewableenergypowergeneration,energystoragesystemplaysaroleins

7、tabilizingpowerfluctuationandmaintainingbusvoltagestability.Traditionalbatteryenergystoragehaslowpowerdensityandshortcyclelifeandothershortcomings,sothecostofenergystoragesystemishigher.Thehybridenergystora