超級電容儲能系統(tǒng)的數(shù)字仿真模型及其實(shí)現(xiàn)方法.pdf

1、二十一世紀(jì)以來，在能源與環(huán)境的雙重壓力下，分布式發(fā)電技術(shù)得以迅速發(fā)展。然而風(fēng)能、太陽能等新能源的隨機(jī)性，將導(dǎo)致分布式電源的輸出功率具有波動性和間歇性，因此分布式電源并網(wǎng)規(guī)模的日益增大，將對電網(wǎng)的可靠性和電能質(zhì)量造成沖擊。儲能技術(shù)能夠為電網(wǎng)提供瞬時和短時的功率支持，分布式發(fā)電技術(shù)與其相結(jié)合將是減小并網(wǎng)沖擊的關(guān)鍵手段。超級電容作為一種功率型儲能裝置，具有功率密度大、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，隨著其容量的不斷增加，將為分布式電源平滑接入電網(wǎng)提供可能。本文

2、以超級電容為研究對象，基于電力系統(tǒng)仿真計算要求，建立了準(zhǔn)確的超級電容單體仿真模型，并在超級電容儲能系統(tǒng)的應(yīng)用和建模方面展開了系統(tǒng)研究。
　　本文詳細(xì)闡述了超級電容的分類、運(yùn)行機(jī)理和充放電特性。選取雙電層型超級電容，基于其建?，F(xiàn)狀，提出了一種適合于并網(wǎng)仿真的雙電層超級電容模型：并網(wǎng)二階模型。同時給出確定其模型參數(shù)的經(jīng)典方法。在經(jīng)典參數(shù)下，對二階模型進(jìn)行了參數(shù)靈敏度分析。在此基礎(chǔ)上，對容量為16.5F和33F的超級電容實(shí)物分別進(jìn)行了恒

3、電流和恒功率充放電實(shí)驗，采用所得實(shí)驗數(shù)據(jù)，選取綜合改進(jìn)的遺傳算法，對二階模型進(jìn)行了參數(shù)辨識，辨識誤差均在5％以下，并定性地分析了模型參數(shù)與超級電容容量間的比例關(guān)系。
　　基于動態(tài)模擬實(shí)驗室30kW的超級電容儲能系統(tǒng)實(shí)物研究了儲能系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)理，儲能系統(tǒng)通過與動模實(shí)驗室的大電網(wǎng)相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了超級電容參與微網(wǎng)不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）供電和機(jī)組調(diào)頻的基本測試。在此基礎(chǔ)上，闡述

4、了雙向DC/DC換流器和雙向DC/AC變流器的控制策略，基于Matlab/Simulink仿真平臺構(gòu)建了超級電容儲能系統(tǒng)詳細(xì)仿真模型，通過仿真實(shí)驗驗證了該仿真系統(tǒng)及其控制策略的正確性和有效性。
　　為了研究超級電容儲能系統(tǒng)的動態(tài)特性，將超級電容儲能系統(tǒng)詳細(xì)仿真模型接入電網(wǎng)4節(jié)點(diǎn)仿真系統(tǒng)進(jìn)行暫態(tài)實(shí)驗，根據(jù)儲能系統(tǒng)動態(tài)特性，提出了超級電容儲能系統(tǒng)綜合等效模型，并采用遺傳算法進(jìn)行了參數(shù)辨識。通過對仿真系統(tǒng)設(shè)置不同的故障，以及在電力系統(tǒng)仿