釩液流電池儲能系統(tǒng)及其風電場運行的控制策略研究.pdf

1、隨著大規(guī)模風電接入輸電網，風電場與電網之間的相互影響隨之增大。儲能系統(tǒng)為風電場并網穩(wěn)定運行提供了有效的解決途徑,其中全釩液流電池(Vanadium Redox Flow Battery，VRB)儲能具有壽命長、效率高等優(yōu)點而備受關注。為了提高含VRB儲能系統(tǒng)的風電場安全穩(wěn)定運行能力，一方面需要研究VRB儲能系統(tǒng)運行特性及其安全控制策略；另外一方面，需要研究儲能系統(tǒng)和風電場的協(xié)調控制?；诖?，本文圍繞VRB儲能系統(tǒng)運行特性和安全充放電控制

2、，及其在風電場運行中的故障穿越及平滑控制策略開展研究，其研究成果對提高VRB的安全運行以及風電場的穩(wěn)定運行能力具有重要現(xiàn)實意義。
　　本文主要內容包括：
　?、僭谡莆誚RB系統(tǒng)工作原理的基礎上，建立VRB的等效電路模型，仿真驗證其充放電特性，分析本體VRB在不同充放電功率下的堆棧電壓、端電壓和充放電效率特性，為進一步開展VRB系統(tǒng)應用研究奠定基礎。
　?、跒榱颂岣遃RB的充放電安全控制能力，建立含DC/DC變換器的VR

3、B恒功率、恒壓、涓流切換模式，并提出三階段安全充放電控制策略，研究VRB系統(tǒng)在恒功率下的動態(tài)響應能力及端電壓特性，并與無切換充放電控制策略進行比較和驗證。
　?、蹫榱搜芯亢琕RB儲能系統(tǒng)的雙饋風電機組低電壓穿越(Low Voltage Ride Through，LVRT)運行性能，從電網導則及 LVRT測試要求出發(fā)，研究雙饋發(fā)電機定子側和網側變流器輸出無功電流能力及其變化規(guī)律，提出LVRT期間變流器的無功電流分配算法及功率控制改進

4、策略，并進行仿真比較和樣機測試驗證。在此基礎上，建立含VRB的雙饋風電機組LVRT仿真模型，分析比較VRB儲能系統(tǒng)提高風電機組LVRT的運行能力。
　?、茚槍Υ笕萘匡L電場用多級VRB儲能系統(tǒng)的功率分配控制問題，以每級VRB組的荷電狀態(tài)及端電壓為約束條件，提出確保每級VRB系統(tǒng)安全充放電的功率分配控制策略，并與傳統(tǒng)功率平均分配策略進行比較和驗證。在此基礎上，進一步為不同VRB儲能容量對平滑風電場功率波動效果的影響進行仿真分析。