储能及FACTS在光伏发电系统中的应用研究

【摘要】：传统化石能源的枯竭及环境污染的加剧,促进了社会对新能源发电技术的需求,并网问题、输出功率的波动性问题及电能质量问题是新能源发电技术的几个研究重点,本文将从光伏发电并网、微电网控制、混合储能平抑功率波动及FACTS在光伏发电系统中的应用等方面展开研究。本文首先对比分析了新能源发电的几种组织形式(集中式与分布式新能源发电、微电网与主动配电网)的特点与发展现状,总结了各种电力储能技术的原理与特性,阐述了功率预测与混合储能优化配置的意义及研究现状,总结了混合储能协调控制的功率分配方式与电路拓补结构,分析了FACTS在新能源发电中应用的必要性。在分析光伏电池等效电路的基础上,给出了由相关参数计算光伏电池实际输出电流的方法；建立了光伏电池的仿真模型,仿真分析了光伏电池在不同光照强度下与不同电池温度下的U-I特性与P-U特性,仿真结果与实际情况相符；建立了基于电压扰动观察法的MPPT控制仿真模型,模型在光照强度与电池温度变化时,有良好的跟踪精度与调节速度；建立了光伏发电并网仿真模型,并网电流正弦性良好,且与电网电压同步,模型在光照强度与电池温度变化时,有良好的跟踪精度与调节速度。建立了微电网控制的仿真模型,实现了微电网的恒功率PQ控制、P-f与Q-V下垂控制、恒压恒频v/f控制。在分析蓄电池等效电路的基础上,仿真分析了蓄电池开路电压随荷电状态的变化特性,脉冲电流放电时蓄电池的端电压特性,仿真结果与实际情况相符；建立了蓄电池恒电流与恒电压放电的仿真模型；在分析超级电容等效电路的基础上,建立了超级电容恒电流充电的仿真模型；分析了双向Buck-Boost变换器、双向Buck/Boost变换器、双向Cuk变换器与双向Zeta-Sepic变换器的结构与特性；利用双向Buck-Boost变换器仿真实现了蓄电池与超级电容混合储能对功率波动的平抑。分析了SVC、SVG、APF、DVR与SSTS的结构与特性,分别建立了含光伏发电及SVC、SVG、APF、DVR与SSTS的仿真电路,仿真结果表明,SVC与SVG能有效地对系统进行无功补偿,APF能有效地治理光伏并网电流中的谐波,DVR能在光伏电源电压降落后有效地提供电压支撑作用,SSTS能够在光伏电源出现故障后快速将负载切换至备用电源电路。本文提出了一种基于无功功率波动频率划分的SVC与SVG协调控制方法,兼顾了SVC单位容量成本低但响应速度慢,SVG响应速度快但单位容量成本高的特点,取长补短,既达到比较经济地进行无功补偿的目的,又可实现对快速变化无功的精确跟踪,以改善电压闪变现象。 【关键词】：光伏发电 微电网 混合储能 防调控制 FACTS
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 第一章 绪论7-24
• 1.1 新能源发电组织形式7-14
• 1.1.1 集中式与分布式新能源发电7-8
• 1.1.2 微电网特点及发展现状8-12
• 1.1.3 主动配电网特点及发展现状12-14
• 1.2 混合储能技术特点及现状14-20
• 1.2.1 储能的分类及特性14-17
• 1.2.2 功率预测与储能配置17-18
• 1.2.3 混合储能协调控制18-20
• 1.3 FACTS在新能源发电中的应用20-22
• 1.4 本文主要工作22-24
• 第二章 光伏发电及微电网控制建模24-42
• 2.1 光伏发电及并网建模仿真24-34
• 2.1.1 光伏电池建模仿真24-27
• 2.1.2 光伏发电最大功率跟踪27-32
• 2.1.3 光伏发电并网仿真32-34
• 2.2 微电网控制建模仿真34-41
• 2.2.1 PQ控制建模仿真34-38
• 2.2.2 P-f与Q-V下垂控制建模及仿真38-39
• 2.2.3 V/f控制建模及仿真39-41
• 2.3 本章小结41-42
• 第三章 混合储能平抑功率波动分析42-54
• 3.1 蓄电池建模及仿真42-47
• 3.2 超级电容建模及仿真47-48
• 3.3 双向直流变换器分析48-52
• 3.4 平抑功率波动仿真分析52-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第四章 FACTS在光伏发电系统中的应用研究54-68
• 4.1 SVC的无功补偿作用分析54-56
• 4.2 SVG的无功补偿作用分析56-58
• 4.3 SVC与SVG的协调控制研究58-60
• 4.4 APF的谐波治理作用分析60-63
• 4.5 DVR的电压支撑作用分析63-64
• 4.6 SSTS的快速切换作用分析64-67
• 4.7 本章小结67-68
• 第五章 总结与展望68-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74
• 作者简介74

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