基于混合储能的光伏发电系统功率控制开题报告

1. 研究目的与意义

随着化石燃料的日益减少,可再生能源发电发展迅猛,。在众多可再生能源中,太阳能的使用范围非常广泛。但光伏发电由于受日照强度、温度等的影响,会产生较大波动的功率,所以在大规模并网技术中仍存在些许问题，如对电网有较大的冲击性、增加旋转备用容量、难以协调参与电网的调度等。因此，为了有效改善光伏电站的整体输出电能特性，可以通过加入储能系统来参与光伏电源的调节，在光伏电站中加入储能装置成为解决上述问题的有效措施。

本课题针对光伏发电因光照强度与温度变化而导致的发电功率波动问题,研究一种储能型光伏并网发电系统,以抑制并网功率的波动。以光伏发电最大功率跟踪和并网逆变控制为基础,引入蓄电池和超级电容器组成的混合储能系统,实现对光伏发电功率削峰填谷、达到平抑功率的效果。

2. 课题关键问题和重难点

对于独立光伏发电系统,光伏电池组输出功率和负载大小都是变化的,为维持系统的功率平衡,须配备储能装置。但单一的储能装置难以同时满足功率短时调节和长时支持的需求。为此,将能量密度大、环境友好的磷酸铁锂电池和功率密度高、循环使用寿命长的超级电容组合,构成混合储能系统而应用于独立光伏发电系统将成为重点问题。

针对单一蓄电池储能系统功率密度低和超级电容储能系统能量密度低的问题,结合二者的特性,提出一种互补储能控制策略,从而充分发挥它们的优势。最后通过数学建模和仿真，建立起混合储能系统的数学模型,对系统性能的提升进行定量分析。

对混合储能光伏发电系统进行了优化配置,加入完善的光伏功率预测算法,可以减少储能单元深度充放电的次数,延长储能单元的使用寿命,提高系统的能量利用率。提出了基于趋势移动平均法的超短期光伏功率预测数学模型,模型以部分历史数据为输入量,通过数据处理,得出预测量可提高和改进现有光伏功率预测算法的平滑效果。

3. 国内外研究现状（文献综述）

对于独立光伏发电系统,光伏电池组输出功率和负载大小都是变化的,为维持系统的功率平衡,须配备储能装置。但单一的储能装置难以同时满足功率短时调节和长时支持的需求。为此,将能量密度大、环境友好的磷酸铁锂电池和功率密度高、循环使用寿命长的超级电容组合,构成混合储能系统而应用于独立光伏发电系统。^【1】

随着化石燃料的日益消耗,新型能源的开发与利用备受关注。光伏能源的清洁性、分布广泛性等特点,使得其得到快速发展和广泛运用。但是由于光伏能量波动性大,单独的光伏发电系统对电网的干扰较大,需要配置一定容量的储能介质,平滑光伏波动。在储能介质中,能量型储能和功率型储能各有优缺点。而锂电池和超级电容分别是这两种储能方式的典型代表,若将两者混合使用,可以实现储能能量的最优化利用。在混合储能光伏发电系统中,有多种连接方式。以母线侧并联方式连接的混合储能光伏发电系统,可以实现超级电容和锂电池的双向电流可控,加以一定的混合储能控制策略能够实现混合储能单元的优化利用。^【2】

针对单一蓄电池储能系统功率密度低和超级电容储能系统能量密度低的问题,结合二者的特性,提出一种互补储能控制策略,从而充分发挥它们的优势。最后通过数学建模和仿真,结果表明互补储能系统在抑制可再生能源发电系统功率波动上具有明显的优势。^【3】

4. 研究方案

受光照和温度等自然条件影响，光伏电源输出功率具有较大的波动性，电网从安全运行的角度出发，要求并网的光伏电源具有一定的恒定电源特性，在光伏电站中加入储能装置，成为解决问题的有效措施，通过储能系统来辅助参与光伏电站出力调节，从而改善光伏电站的输出电能整体特性。

5. 工作计划

第1周 课题调研，查阅相关资料。

第2周 详细了解毕业设计的题目和任务。

第3周 完成英文翻译和开题报告。