基于混合储能的光储微电网研究

摘要：随着世界性的能源危机持续发酵,发展新能源已刻不容缓,太阳能作为分布最广,最廉价,最清洁的能源,受到了世界各国越来越多的关注。由于光伏发电的输出功率受环境的影响很大,随着光伏电池并网规模越来越大,光伏输出的功率波动会给电网造成很大的冲击。因此,本文围绕削弱光伏系统功率波动展开研究,提出了基于混合储能的太阳能光伏系统。以光伏电池模型和MPPT控制方法为基础,然后将蓄电池和超级电容引入系统,组成光储微电网。 本文以光储系统为研究对象,采用直流母线结构,以抑制输出功率波动,维持直流母线电压稳定为研究目的,建立了光伏电池模型,并用此模型验证光伏特性。研究了MPPT控制的最常用的三种方法,文中采用导纳增量法。MPPT控制模块通过产生PWM波调制和光伏阵列相连的Boost电路开关器件的占空比来实现MPPT控制。而后研究了蓄电池和超级电容混合储能系统的拓扑结构、数学模型和控制方法,并且对蓄电池和超级电容的容量进行了定容分析。 重点研究了蓄电池和超级电容混合储能的控制策略,根据蓄电池容量大但响应速度慢而超级电容容量小但响应速度快的特点,设计了分频控制策略,采用一个低通滤波器将功率波动分为高频和低频两部分,低频部分由蓄电池吸收,高频部分由超级电容吸收,从而优化蓄电池的充放电曲线,提高了蓄电池的寿命。为了得到更好的蓄电池曲线,设计了变截止频率的低通滤波器,使蓄电池和超级电容能以一定的比例均分电流,并且引入了自适应模糊PI控制,自动调节PI参数,使蓄电池的充放电曲线更加完美,抑制功率波动的作用更加明显。 本文建立了基于混合储能的光伏发电系统,分别进行了变光照实验和变负载实验,实验结果验证了该控制策略能很好地抑制功率波动,最后进行了采用并网逆变器将本文建立的光储微电网接入交流微电网中的功率平衡分析。