储能系统的优化建模与控制策略研究

针对包含可再生能源的混合发电系统例如风光互补发电系统、风光柴储混合微网系统的电源容量优化配置问题，本文首先介绍了系统中各个发电电源功率输出以及储能单元充放电的数学模型，同时完整建立了考虑电源初始投资费用、更换费用以及运行维护费用的系统经济性模型。利用遗传算法根据风光互补发电系统中的可靠性和经济性要求，得到风光储混合发电系统的最优容量配置；根据独立风光柴储混合微网系统中污染物排放量、电力盈余率以及电力不足率等约束，引进相应的惩罚费用，在给定系统调度策略下以综合成本费用最低为优化目标进行了不同发电单元和储能容量的优化配置分析。 蓄电池储能系统的容量和功率配置不仅关系到其工作的可靠性，同时配置的合理与否将会影响到整个系统的经济性。为此，本文建立了独立和并网可再生能源系统的中电池储能单元的功能模型，以及一定容量和功率下的系统经济性模型，在系统约束条件下根据储能配置成本费用最低的目标要求，利用遗传算法寻优研究了电池储能系统的最优容量-功率配置，并分析了它们与系统运行指标以及成本费用之间的关系。 基于风力和太阳能发电的可再生能源发电系统，因受天气条件变化影响大，其输出功率存在一定的波动性和不确定性，常常需要引入储能来对其进行平抑，满足相应的目标或者并网许可。蓄电池储能系统具有能量密度高、功率密度低的特点，适合平抑长期平稳的小功率波动，但是在大功率波动时存在难以响应的问题；超级电容器功率密度高但是其能量密度较低，在长时间的工作下会出现能量的不足，适合平抑具有短期间歇性的尖峰功率波动。因此，本文根据它们两者之间在功率和能量上存在的互补性特点，研究了蓄电池-超级电容互补储能系统及其控制策略，并与单一的蓄电池或者超级电容储能系统进行对比。互补储能系统充分发挥超级电容器充放电功率大的优势，对可再生能源发电系统的大功率波动进行平抑，同时能够发挥蓄电池的能量优势，保证其在长期小功率波动下的工作。 最后，本文结合合肥工业大学储能实验室光伏联储实验平台的建设，详细介绍了整个实验平台的硬件构成，以及整个系统后台监控软件的组成、设计和功能的实现。通过该实验平台和软件功能可以对储能系统各种不同静动态功能进行模拟，并完成了基于低通滤波原理的光伏功率波动平抑控制实验。