电池储能系统对微电网电压稳定性的影响研究.doc

摘要：随着我国电力需求的上升，不可再生能源枯竭问题以及环境问题越来越严重，以集中式发电为主的传统大电网难以适应用户对高可靠性、高质量电能的要求和多样化供电的需求，因此以风力发电、光伏发电等分布式发电为主的小型微电网技术也慢慢发展起来了。然而，由于外界的风速、光照等自然条件并不规律，使得分布式电源输出的电压具有不稳定性，而储能作为微电网不可或缺的一部分不仅可以使能源得到可持续的利用也可改善电压的稳定性。电池储能技术具有快速充放电的特点，因此能够减小电力系统的负荷峰谷差，改善电能质量，提高微电网的稳定性。本文以蓄电池为主的电池储能系统为主要研究对象，研究了电池储能系统对微电网的电压稳定性的影响。

本文首先从微电网的定义、发展现状和趋势入手，分析了微电网的结构以及运行特性，着重分析了引起微电网电压不稳定的几个主要因素——自然条件如风速和光照、负载等。接着构建了一个以风力发电、光伏发电、蓄电池储能系统和负载组成的小型微电网系统，通过三相SPWM逆变器相连接。本文分别从系统架构和工作原理方面对风电系统、光伏系统以及储能系统做了详细的分析和研究，并以此为依据各自建立了它们的数学模型以及相关的DC/DC变换电路。通过对风能和光能的最大功率点跟踪的研究构建了风力发电和光伏列阵的MPPT算法；储能部分则采用以双闭环控制方式为主构建的蓄电池组电池储能模块，通过DC/DC变换电路进行升降压和充放电控制。通过模拟在风速、光照和负载突变的情况下，着重分析电池储能系统的充放电的状态以及功率变化，来验证电池储能在微电网中具有平抑分布式发电和供电负荷的电压波动，维持微电网电压稳定的作用。

关键词：风力发电，光伏发电，电池储能系统，MPPT算法，电压稳定

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摘要

Abstract

第一章、绪论-1

1.1研究的背景和意义-1

1.2微电网及电池储能的国内外发展现状-1

1.3论文主要研究内容-2

第二章、分布式电源的工作原理和数学模型-4

2.1风力发电系统-4

2.1.1风力发电的系统结构和工作原理-4

2.1.2永磁同步风力发电机的等效电路和数学模型-4

2.1.3 DC/DC变换器电路-6

2.1.4 最大功率点跟踪算法-7

2.2光伏发电系统-9

2.2.1光伏发电的系统结构和工作原理-9

2.2.2光伏电池的等效电路和数学模型-10

2.2.3 DC/DC变换电路-13

2.2.4光伏发电的最大功率点跟踪算法-14

2.3本章小结-15

第三章、电池储能系统-16

3.1电池储能系统结构-16

3.2蓄电池工作原理-16

3.3蓄电池的等效电路和数学模型-17

3.4 DC/DC变换电路-18

3.5储能系统控制策略-19

3.6本章小结-19

第四章、仿真过程及结果分析-20

4.1风力发电系统仿真-20

4.2光伏发电系统仿真-21

4.3蓄电池储能系统仿真-23

4.4整体微电网系统仿真-25

4.5本章小结-27

第五章、结论与展望-29

5.1结论-29

5.2展望-29

参考文献-31

致    谢-33