文档介绍：合肥工业大学
硕士学位论文
风光互补发电系统中混合储能单元的性能分析及容量优化
姓名:陈斌
申请学位级别:硕士
专业:电气工程
指导教师:吴红斌
2011-05
风光互补发电系统中混合储能单元的性能分析及容量优化
摘要
在太阳能、风能资源比较丰富,互补性较好的环境中,为了更高效地利用
可再生能源,构建风光互补系统进行发电,可以提高系统供电的连续性、稳定
性和可靠性,实现昼夜发电。由于风能、太阳能输入能量具有不稳定性和间隙
性,在实际应用过程中,需要在风光互补发电系统中,配置储能系统以实现平
抑功率波动。
在目前可以应用的储能技术中,铅酸电池储能具有技术成熟,价格便宜,
构造成本低,可靠性好的优点,但蓄电池的比功率相对较低。而超级电容器储
能则具有内阻小,功率密度高、循环寿命长、响应速度快等优点,非常适合用
于短时间高功率输出的场合,使得它成为处理尖峰负荷的最佳选择。
本文在比较了各种储能技术的基础上,建立了蓄电池-超级电容器并联储
能的等效模型,针对脉动负载,对直接并联、通过电感器并联和通过功率变换
器并联三种混合储能结构进行了理论分析和仿真实验。结果表明,与蓄电池单
独供电系统相比,混合储能能减小蓄电池在负载功率脉动时的最大输出电流,
提高系统的功率输出能力,减小内部损耗,延长工作时间,具有较好的可靠性
和经济性。
在风力发电、光伏发电、蓄电池和超级电容器的稳态模型基础上,建立了
蓄电池-超级电容器混合储能系统的容量优化模型,提出了混合储能单元的多
目标优化函数,并对各种约束条件进行了探讨,采用遗传算法对目标函数进行
了求解。通过对算例系统的求解,证明了文中所建立的模型和算法的正确性。
研究结果表明,利用蓄电池-超级电容器混合储能单元的容量优化,可以进一
步提高可再生能源的利用效率。
关键词:风光互补,混合储能,蓄电池,超级电容器,性能分析,容量优化,
遗传算法
Performance Analysis and Capacity Optimization of Hybrid
Energy Storage Units in Wind/Solar Generation System
Abstract
In order to make use of the renewable energy more efficiently, constructing
the wind-plementary system in power generation can improve the power
supply continuity, stability and reliability in a good environment with abundant
solar and wind resources. Owing to the instability and intermittence of the wind
and solar power input, the energy storage devices should be allocated in practice to
flatten the power fluctuations in the wind-plementary system.
In the existed energy storage technologies, lead-acid battery energy storage
has been in a mature degree, with the advantages of cheap price, low structural cost
and high reliability. But it has lower power ratio. The ultracapacitor energy storage
has the advantages of small resistance, high power density, long life cycling and
fast response speed. So, it is not only suitable to be applied in the occasion of high
power output during a short time, but also the best choice in the peak load
handling.
The equivalent model of the battery