【正文】 ........... 18 超導(dǎo)磁儲能設(shè)備的原理 ................................................................................ 19 超導(dǎo)磁儲能的響應(yīng)速度 ................................................................................ 20 畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 超導(dǎo)磁儲能的容量 ........................................................................................ 20 超導(dǎo)磁儲能的選擇 ........................................................................................ 20 其它儲能技術(shù) ........................................................................................................... 21 其它機 械儲能方式 ........................................................................................ 21 其它化學(xué)儲能方式 ........................................................................................ 21 其它電磁儲能方式 ........................................................................................ 21 第三章 儲能技術(shù)在微網(wǎng)中的應(yīng)用原理 ................................................................................ 23 儲能系統(tǒng)的模型建立 ............................................................................................... 23 儲能系統(tǒng)的共同點 ........................................................................................ 23 儲能系統(tǒng)的簡化模型 .................................................................................... 24 儲能系統(tǒng)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用途徑與可行性研究 .................................................... 25 儲能系統(tǒng)應(yīng)用于微電源 ................................................................................ 25 儲能系統(tǒng)應(yīng)用于儲能設(shè)備 ............................................................................ 25 儲能系統(tǒng)的控制方法 ............................................................................................... 26 儲能系統(tǒng)的工作模式 .................................................................................... 26 儲能系統(tǒng)的控制策略 .................................................................................... 27 微網(wǎng)中儲能設(shè)備容量的選擇 ................................................................................... 29 選擇儲能容量時的要求 ................................................................................ 29 儲能設(shè)備容量的選擇方法 ............................................................................ 30 微網(wǎng)中儲能設(shè)備容量選擇方法 .................................................................... 30 儲能設(shè)備間的配合 ................................................................................................... 31 第四章 儲能設(shè)備在微電網(wǎng)中應(yīng)用的仿真分析 .................................................................... 32 微網(wǎng)中 SMES 模型的建立 ..................................................................................... 32 SMES 類型的選擇 ......................................................................................... 32 SMES 模型的建立 ......................................................................................... 32 SMES 改善負荷端電壓的控制系統(tǒng) ............................................................... 32 仿真系統(tǒng)的建立 ....................................................................................................... 33 仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 .................................................................................... 33 仿真系統(tǒng)模型的建立 .................................................................................... 34 仿真參數(shù)的選擇 ............................................................................................ 35 畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 仿真結(jié)果與分析 ....................................................................................................... 36 全文總結(jié) .................................................................................................................................. 41 參考文獻 .................................................................................................................................. 42 致謝 .......................................................................................................................................... 44 畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第一章 緒論 研究背景 人類社會進入 21 世紀(jì)，由于有限的化石能源的逐步消耗殆盡和環(huán)境污染的日益 嚴(yán)重，人們呼吁建立可再生的清潔能源來取代現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)，于是以太陽能光伏發(fā)電技術(shù)和風(fēng)力發(fā)電技術(shù)為主的新能源技術(shù)被建立起來并且迅猛發(fā)展。風(fēng)能、太陽能等新能源發(fā)電是具有波動性和隨機性的，所以人們在分布式電源的基礎(chǔ)上提出了微 電 網(wǎng)的概念 。其中，儲能設(shè)備無疑是微 電 網(wǎng)中 最 重要的組成部分 之一 。 隨著電力電子技術(shù)與材料技術(shù) 不斷 地發(fā)展，儲能設(shè)備的效率、能量密度、響應(yīng)速度和容量 等不斷提高。在智能電網(wǎng)的建設(shè)中，應(yīng)用儲能設(shè)備可以使新能源發(fā)電的電力穩(wěn)定而可靠地并入電網(wǎng)，因而為了使新能源發(fā)電能為用戶提供高質(zhì)量的電力，儲能設(shè)備是必不可少 的，儲能設(shè)備的發(fā)展也是勢不可擋的。儲能設(shè)備可以大致分為機械儲能、電化學(xué)儲能和電磁儲能三大類。但是各種儲能設(shè)備都有它自己的優(yōu)勢和局限，因而針對不同的應(yīng)用領(lǐng)域與發(fā)電要求，應(yīng)當(dāng)使用不同的儲能設(shè)備。 微 電 網(wǎng)技術(shù)概述 微電網(wǎng)的概念 分布式發(fā)電在降低能耗、提高電能質(zhì)量和供電可靠性的同時也可能會引起電網(wǎng)電壓和頻率的偏移而給電網(wǎng)安全運行帶來威脅。為了解決分布式發(fā)電對配電網(wǎng)帶來的影響，美國可靠技術(shù)解決方案協(xié)會（ CERTS） [1]把分布式發(fā)電與負荷組合作為配電的子系統(tǒng)，提出了微電網(wǎng)的解決方法 與其 概念：微電網(wǎng) 系統(tǒng)由負荷和微電源共 同組成，并且 可 以同時供 能和 供熱 ； 相對于大電網(wǎng)微電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的受控單元，它可以保證用戶電能的質(zhì)量和供電安全；微電網(wǎng)內(nèi)部電能的轉(zhuǎn)換和控制主要由電力電子器件提供。 微網(wǎng) (microgrid)是微電網(wǎng)的簡稱。 微網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu) 微網(wǎng)的 一般 結(jié)構(gòu) [2]如圖 所示，它的結(jié)構(gòu) 一般 有 微電源、能量管理系統(tǒng)、儲能設(shè)備和負荷四個部分 ，可以根據(jù)實際的應(yīng)用進行增減 。 畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 圖 微網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖 如 圖 所示，微網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)呈輻射型，其中包括了一條母線和三條饋線，并且，饋線通過主分離器和外部配電網(wǎng)相連。 A、 B、 C 三條饋線通過微網(wǎng)的主隔離裝置與外部電網(wǎng)進行聯(lián)結(jié)，主隔離裝置一般為一個靜態(tài)開關(guān)，開關(guān)的附近設(shè)有公共連接點 PCC（ Point of Common Coupling）。微網(wǎng)通過主隔離裝置可進行并網(wǎng)運行與孤島運行的切換。 1） 圖中虛線表示的是能量管理器 的信息傳輸線，連接著各個分離器與微電源，可以綜合分析整個微網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。 圖中方框代表潮流控制器， 在微網(wǎng)中，負荷是實時的變化的，潮流控制器的作用是根據(jù)本地的電壓與頻率調(diào)節(jié)線路的潮流，這時，微電源為了保持功率的平衡可以相應(yīng)增減其輸出功率。 2）圖中圓圈表示的是微電源。微電源按所 發(fā)出的電的性質(zhì)可分為直流電源、交直交電源和工頻交流電源。圖中畫出的光伏電池、燃料電池 都屬于直流電源，需要經(jīng)過升壓與 逆變 后 才能進行并網(wǎng)。 圖中畫出的微型燃氣輪機所發(fā)出的電雖然是交流電，但需要整流然后進行逆變，將微輪機發(fā)出的高頻電能經(jīng)過交直交轉(zhuǎn)換成工頻電源才能進入微電網(wǎng)，所以，它屬于交直交電源。另外，有的微電源本身就屬于工頻交流電源，如風(fēng)力發(fā)電機外 部 電 網(wǎng) 微型燃氣輪機 光伏電池 敏感負荷 供熱 可中斷負荷 微型燃氣輪機 燃料 電池 畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 和一些小功率的發(fā)電機，它們都屬于鼠籠式感應(yīng)電機。 3） 饋線 A 由光伏電池提供電能，以解決其敏感負荷的問題； 饋線 B 上 是 可中斷負荷 ，因而可以不用配置專門的微電源；饋線 C 的可 調(diào)節(jié)負荷可以采用微型燃氣輪機與燃料電池聯(lián)合供電。 4） 在 微網(wǎng)中， 微電源 所 提供的總功率和負荷需求 是動態(tài)變化的，并非任何時候都達到了平衡。 在不能達到平衡的時候，微電網(wǎng)通過儲能設(shè)備吸收或釋放能量來平衡系統(tǒng)能量的富余或不足。儲能設(shè)備能夠使微網(wǎng)在自治運行的時候更加安全、高效和可靠，可以使微網(wǎng)向負荷提供的電能質(zhì)量更高。 微網(wǎng)的運行與控制 微網(wǎng)有兩種運行狀態(tài)： 外部無故障時，微網(wǎng)與外部電網(wǎng)連接， 這時的 運行狀態(tài)稱為并網(wǎng)運行 ； 外部 發(fā)生 故障時，微網(wǎng)與外部電網(wǎng) 分離，這時的 運行方式稱為孤島運行。并網(wǎng)運行時，微網(wǎng)中負荷的能量由主網(wǎng)提供 。孤島運行時， 由于主網(wǎng)不能再為微網(wǎng)提供電能 ， 為了保證重要負荷的功能，這時微網(wǎng)中的負荷所需的電能都是微網(wǎng)中的微電源所提供的。 微電網(wǎng)需要有既完善又穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，才能增加運行的可靠性，并且能輸出高質(zhì)量的電能。在微網(wǎng)中，微電源的個數(shù)往往很多，要用單一的中央控制器控制整個系統(tǒng)并且能夠應(yīng)對變化是很難的。