【摘 要】
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随着能源结构消费模式的转变,人类对新能源的需求不断增加。光伏能源作为新能源中一种清洁的可再生能源,正日益受到各国政府的广泛关注,未来也必将成为解决能源问题与环境污染问题的主要方法之一。然而,光伏发电系统会随着光辐射度和天气温度的时刻变动出现功率的波动性和间歇性等问题。这对接入电网不利,需加入一定容量的储能设备来解决这一问题。基于此,将蓄电池-超级电容HESS(Hybrid Energy Stora
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随着能源结构消费模式的转变,人类对新能源的需求不断增加。光伏能源作为新能源中一种清洁的可再生能源,正日益受到各国政府的广泛关注,未来也必将成为解决能源问题与环境污染问题的主要方法之一。然而,光伏发电系统会随着光辐射度和天气温度的时刻变动出现功率的波动性和间歇性等问题。这对接入电网不利,需加入一定容量的储能设备来解决这一问题。基于此,将蓄电池-超级电容HESS(Hybrid Energy Storage System,混合储能系统)应用于光伏并网系统中,可以平抑功率波动,进而提高并网电能质量。首先,分析并建立光伏电池的等效电路结构,根据光伏电池的工程实用一般校正模型搭建Simulink仿真模型,通过仿真结果深入研究外部环境(光辐射度和天气温度)对光伏电池输出特性的影响。针对光伏并网逆变器控制系统,对逆变器的拓扑结构建立数学模型,采用SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation,空间矢量脉宽调制)的方法产生触发信号,通过仿真平台搭建光伏并网仿真模型完成光伏单位功率因数和正弦波形并网。其次,建立蓄电池和超级电容等效电路模型,结合二者的特点,对两种储能设备采取有源式并联拓扑结构组成HESS。分析光储并网系统结构的能量流动模型以及功率流动方式。针对在功率补偿的具体应用中,详细分析了HESS的功率分配,考虑LPF(Low Pass Filter,低通滤波法)在进行功率分配时,其工程应用中滤波时间常数选取困难的问题,就两种储能介质提出一种基于超级电容荷电状态的功率分配策略。该策略将根据超级电容荷电状态的容量区间调节蓄电池功率输出,以延长蓄电池的使用寿命。同时,对HESS控制策略进行设计。最后,利用Simulink仿真软件搭建基于HESS的光伏并网系统仿真模型。分别对LPF与基于超级电容荷电状态的功率分配法进行仿真验证及结果对比分析。结果表明,在不同光辐射度下,所提功率分配方法能够对蓄电池和超级电容吞吐光伏发电波动功率进行有效分配。同时,防止了超级电容荷电状态的容量超过安全限值,使其保持在正常充放电区间。另外,相较于LPF而言,所提功率分配法减少了蓄电池的充放电次数,达到了延长使用寿命的目的。而且,稳定了直流母线电压和实现光伏阵列良好并网。
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