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储能技术在微网中的应用研究.doc
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储能技术在微网中的应用研究.doc
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摘 要
随着材料技术的不断进步与电力电子技术的飞速发展,储能设备的容量、响应速
度、能量密度以及效率等各个性能指标都得到了极大的提升,储能设备的性能随之有
了很大的改善。现代控制理论的发展,使得储能设备的控制更加方便和灵活,因而使
得其应用空间得到了很大的扩展。本文对储能设备应用于微网的途径、功能及其可行
性进行了研究。
首先,本文研究了微网的原理和结构,总结了微网对于其各部分的技术要求,阐
述了其对于解决电力系统现存问题的重要意义,分析了储能技术在微网中的重要地
位,从而建立起储能技术在微网中应用研究的整体认识,介绍了储能技术的发展现状,
比较了各种储能技术的优缺点。
其次,本文介绍了储能技术的原理和功能,在比较不同储能设备共同点的基础上,
建立了储能系统的统一模型。本文研究了储能系统作为微电源和储能装置两种职能在
微网中的应用及其可行性,得到了储能系统在微网中的应用模式及完全可行的结论,
设计了相应的控制系统并研究了微网中储能系统容量大小的选择以及不同储能装置
间的配合。
最后,本文以 SMES 为例,在 MATLAB 提供的仿真工具 SIMULINK 平台下,对
储能系统在微网中的具体应用进行了的仿真分析研究。本文进行了超导带材性能试
验,研究了 SMES 的性能,建立了微网中 SMES 的模型及控制系统,对 SMES 改善负
荷端电压和抑制微网功率振荡两个应用途径进行了仿真分析,研究了 SMES 参数对其
改善电能质量的影响,评估了 SMES 在微网中应用的效果,得出了 SMES 可以很好地
在微网中发挥作用的结论。
关键词:微网 储能技术 SMES 功率振荡
I
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
ABSTRACT
With the constant progress of material technology and the rapid development of power
electronic technology, various performance indexes for an energy storage device such as the
capacity, the response speed, the power density and efficiency, etc. have made great
progress, so the properties of energy storage device gets great improvements. The
development of modern control theory makes the control of energy storage device easier
and more flexible and the application field of energy storage device becomes more widely.
In this paper, the ways, functions and feasibility of energy storage devices applied in
microgrid are studied.
Firstly, this paper studies the principle and structures of microgrid and summarizes
technical requirements of each part of a microgrid and expounds the significance of
microgrid in solving the existing problems of power system. This paper also analyzes the
importantance of energy storage technology in microgrid, and gaves a detailed description
of energy storage device applied in microgrid. The present development of energy storage
technology is introduced and the advantages and disadvantages of various energy storage
technologies are compared.
Secondly, this paper studies the principles and structures of energy storage technology
and sets up unified models of energy storage system based on comparing the common
points of different energy storage devices. This paper studies the applications and feasibility
for an energy storage system to be used in microgrids as micro power sources and energy
storage devices, and gaves the application patterns of energy storage system used in
microgrid and achieves a conclusion that there is no problem for an energy storage system
to be used in microgrid. This paper designs the correspongding control system and studies
capacity selection of energy storage system in microgrid and matching between different
energy storage devices.
II
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
Finally, taking SMES as an example, the energy storage system applied particularly in
microgrid is tested by digital simulation in the environment of MATLAB/Simulink. This
paper tests the properties of superconducting tapes and studies the properties of SMES and
builds the SMES models and control systems. This paper studies how SMES can improve
the voltage at the load terminal and how SMES can inhibit power oscillations in Microgrid
by digital simulation. In this paper, the impacts of SMES parameters on Power Quality
improving are studied, the effect of SMES application in microgrid is evaluated and we get
a conclusion that SMES could be used in microgrid very well.
Keywords: Microgrid Energy Storage Technology SMES Power Oscillation
III
独 创 性 声 明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工
作及取得的研究成果。尽我所知,除文中已标明引用的内容外,本论文不
包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出
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
的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名:
年 月 日
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,即:
学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许
论文被查阅和借阅。本人授权华中科技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。
保 密□,在______年解密后适用本授权书。
本论文属于
不保密□。
(请在以上方框内打“√”)
学位论文作者签名: 指导教师签名:
年 月 日 年 月 日
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
1.1 引言
1 绪
论
近年来,随着国民经济的发展,电力需求迅速增加,电力建设迅猛发展,现代电
力系统己经形成了具有大机组、大容量、超高压、远距离、重负荷、交直流联合输电
和新型负荷等特点的超大规模电力网络。
但是,随着电网规模的不断扩大,超大规模电力系统的弊端也日益凸显:
首先,电网建设没能随着用电负荷增加而同步发展,造成远距离输电线路的输送
容量增加,导致电网运行的可靠性下降,抗灾性不强。我国电网 2008 年初雪灾期间
的大面积停电事故,使得电网的脆弱性充分暴露出来
[1]
。
其次,大电网互联模式下,局部扰动可对整个电网运行造成极大冲击,严重时会
使系统崩溃,而且集中式大电网不能灵活跟踪电力负荷的变化,造成极大的安全隐患。
为 解 决 大 电 网 存 在 的 问 题 , 各 国 发 展 了 分 布 式 发 电 技 术 DG
( Distributed
Generation)[2-5]。即在配电网建立单独的发电单元对重要负荷供电,并通过 PCU
(Power-conditioning Unit)和外网进行能量交换。分布式电源位置灵活、分散的特点
极好地适应了分散电力需求和资源分布,其与大电网互为备用改善了供电可靠性
[6]
。
分布式电源尽管优点突出,但也存在诸多问题。分布式电源对于大电网是不可控
源,为减小其对大电网的冲击,大系统往往采取限制、隔离的方式处理分布式电源。
IEEEP1547 规定了分布式电源的入网标准:当电力系统发生故障时,分布式电源必须
马上退出运行。这大大限制了分布式能源效能的充分发挥。
为协调大电网与分布式电源间的矛盾,人们提出了微网的概念。微网由分布式电
源、分布式储能和能量管理模块构成负荷的供电系统,与负荷一起组成一个独立可控
系统,完全解决了大电网与分布式电源间的矛盾。储能系统是调节微电源性能,保证
负荷供电质量的重要环节,因此研究储能技术在微网中的应用具有十分重要的意义。
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南抖北快东卫
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