微电网中全钒液流电池储能单元的应用及特性研究

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1、微电网中全fl液流电池储能单元的应用及特性研究TheApplicationandCharacteristicsofVanadiumRedoxFlowBatteryinMicro-grid（申请清华大学工学硕士学位论文）培养单位:电机工程与应用电子技术电气工程学科:研究生：张华指导教师：陈建业研究员二0—0年六月微电网中全帆液流电池储能单元的应用及特性研究关于学位论文使用授权的说明本人完全了解清华大学有关保留、使用学位论文的规定，即：清华大学拥有在著作权法规定范围内学位论文的使用权，英中包括：（1）已获学位的研究生必须按学校规定提交学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究

2、生上交的学位论文；（2）为教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文作为资料在图书馆、资料室等场所供校内师生阅读，或在校园网上供校内师生浏览部分内容。本人保证遵守上述规定。（保密的论文在解密后遵守此规定）作者签名:导师签名：日期:日期:摘要作为微电网的组成要素Z-,储能装置在微电网的运行屮发挥着重要的作用。全饥液流电池是一种新型的储能装置，具有许多独特的优点，受到了广泛的关注。微电网屮全锐液流电池的应用是一个新的研究课题，国内外现有相关研究成果均不够深入，且缺乏实际运行经验。本文将全锐液流电池储能单元应用于微电网屮，通过控制实现维持微电网稳定运行的冃的。因此，需要深入研究微电网的运行状

3、态、电池储能单元的结构、控制策略和输出特性。首先，本文对全帆液流电池进行了细致的探讨。详细介绍了电池的结构、工作原理和技术参数；分析改进了电池样机的戴维南等效电路模型，并给出了通过实验提取模型参数的方法；进行了电池样机的稳态充放电实验和暂态响应实验，实验结果验证了电池样机的稳态充放电特性和暂态响应特性；实验数据用于计算电池的等效电路模型参数，最后，电池模型的仿真证明了模型参数的正确性。然后，本文设计了用于全饥液流电池的并网逆变器及其控制策略。这部分首先详细探讨了传统电网和微电网屮储能装置接入方式和功能的区别，然后针对微电网和全饥液流电池的特点设计了储能单元DC/AC变流器及滤波器的拓

4、扑结构。在此基础上研究了储能单元的内环电流控制方案，并结合微电网各种运行状态下的控制冃标，给出了外环控制方案。最后用simulink对控制策略进行了仿真。最后，本文研制了全锐液流电池储能单元的实验室样机，设计完成了基于DSP的控制器，编写了控制程序，在此基础上完成了全锐液流电池储能单元的的稳态波形实验、输出特性实验和暂态响应实验。并对实验结果进行了分析。本文研制了全飢液流电池储能单元样机，验证了电池运行的控制策略，得到了电池储能单元的响应特性和输出特性，为微电网中全饥液流电池储能单元的应用提供了理论、仿真和实验依据，为后续的应用研究奠定了基础。关键词：全饥液流电池微电网DC/AC变流

5、器电池储能单元输出特性AbstractAsakeyelementofmicro-grid,Energystoragesystemplayanimportantroleinitsstableoperation.VanadiumRedox-flowBattery(VRB)isakindofnewenergystoragedevice,whichhasmanyuniqueadvantagesandreceivedgrateattention.TheapplicationofVRBinmicro-gridisanewresearchtask,whiletheexistingresearchr

6、esultsaboutwhichathomeandabroadarenotthoroughenough,andarelackinginpracticaloperatingexperience.ThisthesisisaimtoapplyVRBenergystorageunitintomicrogrid,andmakeitmaintainmicrogrid'sstableoperationbyappropriatecontrol.Therefore,theoperatingconditionsofmicrogridandthestructure,controlstrategiesand

7、outputcharacteristicsoftheVRBstorageunitneedtobein-depthresearched.First,thisthesisstudiesVRBindepth.Itintroducesthebatteryprototypestructureprinciplesandtechnicalparameters;Andimprovesbatteryprototype'stheveninequivalentcircuitmo