微电网混合储能系统功率优化分配与容量配置方法研究

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随着全球性的能源与环境问题愈发严重,微电网的应用与发展日益受到人们的重视。微电网中风力发电、光伏发电等分布式电源对自然条件依赖性强,具有随机性和间歇性,因此,在微电网中配置储能系统对微电网的可靠、稳定运行具有十分重要的意义。  对比各储能形式的优缺点,同时考虑到单一储能形式的不足,本文采用超级电容-蓄电池混合储能系统。目前微电网储能系统的研究重点包括容量优化配置和优化控制两方面,因此,本文从混合储能系统容量优化配置和功率优化分配两个方面展开了深入研究。  本文储能系统功率优化分配以一阶惯性滤波系统为基础,介绍了滤波系数的确定方法,首先提出了基于频谱分析的混合储能系统功率分配方法,根据频谱分析结果,确定波动功率在蓄电池与超级电容之间的分配;在频谱分析的基础上,本文进一步提出了基于SOC状态反馈的混合储能系统功率优化分配方法,并采用模糊控制,根据储能系统荷电状态SOC的值实时调整系统的滤波时间参数,从而实现超级电容-蓄电池储能系统的长期有效运行。  接着,本文阐述了微电网中混合储能系统容量优化配置的基本原则,在此基础上建立了储能系统容量优化配置模型。本文优化模型考虑了储能设备的寿命,以年最大失负荷概率为约束,年平均投资成本最低为优化目标,采用遗传算法对孤岛运行和并网运行模式下微电网混合储能系统的容量和功率吞吐能力进行了优化配置。微电网并网运行时,还考虑了联络线上功率约束,以保证入网功率有较高的电能质量。  最后,本文在PSCAD/EMTDC中搭建微电网仿真模型,并设计仿真方案,通过仿真验证本文所提混合储能系统功率优化分配策略的有效性;同时采用遗传算法,在MATLAB中编写程序,分别在孤岛运行和并网运行模式下对算例中的混合储能系统进行容量优化配置,验证了本文方法具有一定的可行性。
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