【正文】 制 950kW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸送到電網(wǎng)的 功率波動(dòng) 2005 年中 科院 電工所研 制成功用于光 伏發(fā)電系 統(tǒng)的 300Wh/ 1kW 超級電 容器儲能系統(tǒng) 的研究開 發(fā) 蓄電池儲 能技術(shù) 鉛酸電池、納 硫電池、 鈉鹽電池、液 流電池。 以納硫性能為最好 s 級 放電持續(xù)時(shí) 間 為 1min 數(shù)小時(shí)， 典 型功率為千 瓦 到 兆瓦級 所用材料亟需 突破 澳大利亞、英 國、日本 英國正采 用 PSB 電池建設(shè) 一座 15MW/12 0MW .h 的儲 能電站 中科院大連化 學(xué)物理研 究所開發(fā)千瓦 級多硫化 鈉 / 溴液流電池華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 分布式儲能的優(yōu)點(diǎn)分布式儲能具有如下優(yōu)點(diǎn)：①分布式儲能系統(tǒng)是模塊化的，靈活性好，可快速組裝，現(xiàn)場安裝費(fèi)用低，容易實(shí)現(xiàn)多功能。②分布式儲能系統(tǒng)有助于減少主力電廠以及分布式發(fā)電設(shè)備的化石燃料消耗和廢棄排放，因而不會(huì)增加電力系統(tǒng)在環(huán)境保護(hù)方面的壓力。③分布式儲能系統(tǒng)一般具有更高的響應(yīng)速度和能量轉(zhuǎn)換效率。④采用分布式儲能系統(tǒng)可以提高現(xiàn)有發(fā)電設(shè)備和輸電設(shè)備的利用率和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。 儲能技術(shù)的作用及意義儲能技術(shù)可解決電能供需不平衡問題，目前在電力系統(tǒng)中主要起電力調(diào)峰、提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和提高電能質(zhì)量的作用。各種形式的儲能電站可根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷的變化改變運(yùn)行方式向電網(wǎng)釋放或吸收電能，對負(fù)荷實(shí)施削峰填谷以減少系統(tǒng)輸電網(wǎng)絡(luò)的損耗，獲取經(jīng)濟(jì)利益。儲能電站用于用戶側(cè)，可提高電能質(zhì)量，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性。分布式儲能系統(tǒng)可以三種方式幫助為用戶可靠供電：①關(guān)鍵時(shí)刻輔助供電或者傳輸電能。②調(diào)節(jié)供電負(fù)荷需求。③供電中斷，為用戶供能。分布式儲能在增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和提高電能質(zhì)量方面具有更大的優(yōu)勢，按照系統(tǒng)運(yùn)行的要求布置儲能裝置，可得到更好的控制效果。 本文的主要工作綜上所述，本課題主要對儲能技術(shù)應(yīng)用于微網(wǎng)進(jìn)行基礎(chǔ)性探索研究，研究工作集中在微網(wǎng)理論分析、儲能技術(shù)在微網(wǎng)中應(yīng)用途徑及可行性研究和 SMES 在微網(wǎng)中應(yīng)用仿真分析三個(gè)方面：（1）微網(wǎng)理論分析詳細(xì)介紹了微網(wǎng)技術(shù)的結(jié)構(gòu)、功能及工作模式，分析了其產(chǎn)生的意義和前景。本文對微網(wǎng)中的微電源進(jìn)行了歸類，分析了其工作模式與控制方法，總結(jié)了微網(wǎng)對微電12華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 源和儲能技術(shù)的要求。（2）儲能技術(shù)在微網(wǎng)中應(yīng)用途徑及可行性研究介紹了儲能技術(shù)的原理和功能，在比較了不同儲能設(shè)備共同點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了儲能系統(tǒng)的統(tǒng)一模型。研究了儲能系統(tǒng)作為微電源和儲能裝置兩種職能在微網(wǎng)中的應(yīng)用及其可行性，給出了相應(yīng)的儲能裝置的控制方式并研究了微網(wǎng)中儲能系統(tǒng)容量的選擇及不同儲能裝置間的配合。（3）SMES 在微網(wǎng)中應(yīng)用仿真分析進(jìn)行了超導(dǎo)帶材性能試驗(yàn)，研究了 SMES 的性能，建立了微網(wǎng)中 SMES 的模型及控制系統(tǒng)，對 SMES 改善負(fù)荷端電壓和抑制微網(wǎng)功率振蕩兩個(gè)應(yīng)用途徑進(jìn)行了仿真分析，研究了 SMES 性能參數(shù)對其改善電能質(zhì)量的影響，評估了 SMES 在微網(wǎng)中應(yīng)用的效果，得到了 SMES 完全可以在微網(wǎng)中得到很好應(yīng)用的結(jié)論。本論文的主要工作安排如下：第一章概述了電力系統(tǒng)現(xiàn)狀和面臨的問題，闡述了微網(wǎng)技術(shù)及其現(xiàn)狀以及微網(wǎng)對于解決上述電力系統(tǒng)面臨問題的意義，介紹了儲能技術(shù)原理及其在微網(wǎng)中的功能與作用，對各種儲能技術(shù)進(jìn)行了比較。第二章研究通過比較儲能裝置的共同點(diǎn)建立了儲能系統(tǒng)的統(tǒng)一模型，對儲能裝置在微網(wǎng)中的應(yīng)用途徑及其可行性進(jìn)行了深入的研究，研究了儲能系統(tǒng)作為微電源和儲能設(shè)備兩種職能的應(yīng)用模式并研究了相應(yīng)的控制系統(tǒng)，最后對微網(wǎng)中儲能系統(tǒng)容量的選擇和儲能裝置間的配合進(jìn)行了研究。第三章介紹了超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)（SMES）的儲能原理、結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)框圖，進(jìn)行了超導(dǎo)帶材性能試驗(yàn)，研究了 SMES 性能，建立了微網(wǎng)中 SMES 的模型，設(shè)計(jì)了微網(wǎng)中 SMES 的控制系統(tǒng)。第四章利用 中 SIMULINK 仿真平臺，對 SMES 改善負(fù)荷端電壓和抑制微網(wǎng)功率振蕩兩個(gè)作用進(jìn)行了仿真分析，研究了 SMES 參數(shù)對其改善電能質(zhì)量的影響，得到了 SMES 可以很好地發(fā)揮自己的作用，提高微網(wǎng)可靠性和有效性的結(jié)論。第五章對全文進(jìn)行了總結(jié)，概括了本論文的主要工作以及研究成果，提出了今后有待進(jìn)一步開展的工作并給出了相關(guān)建議。13華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 2 儲能技術(shù)在微網(wǎng)中的應(yīng)用原則 引言儲能系統(tǒng)作為微網(wǎng)的重要組成部分，通過快速的電能存取，能夠調(diào)節(jié)微網(wǎng)中功率分布、平衡微網(wǎng)中的電能供需、改善用戶側(cè)電能質(zhì)量、提高微網(wǎng)應(yīng)對突發(fā)事件能力和微網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性，特別是為微網(wǎng)最大可能地接納分布式電源的接入提供了保障。因此，研究儲能技術(shù)在微網(wǎng)中的應(yīng)用是非常必要和有意義的。隨著電力電子學(xué)、材料學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，儲能技術(shù)得到一定程度的發(fā)展，人們開發(fā)了多種形式的儲能方式。各種儲能方式結(jié)構(gòu)各有特點(diǎn)，控制方式也多種多樣，人們也多針對某一種儲能技術(shù)在微網(wǎng)中的某一具體應(yīng)用進(jìn)行了研究，無法評估儲能技術(shù)在微網(wǎng)中應(yīng)用的效果。所以，本章將分析各儲能裝置，統(tǒng)一儲能系統(tǒng)模型，形成儲能技術(shù)在微網(wǎng)中的應(yīng)用原則。 儲能系統(tǒng)模型建立 儲能裝置共同點(diǎn)在原理結(jié)構(gòu)上， 節(jié)所介紹的四種主要儲能技術(shù)，飛輪儲能技術(shù)、超導(dǎo)磁儲能技術(shù)、蓄電池儲能技術(shù)及超級電容器儲能技術(shù)有以下相似之處。（1）從結(jié)構(gòu)上講，均由儲能部分（無論化學(xué)能、磁能、機(jī)械能）、變流部分、控制部分組成，如圖 所示。能量輸入儲能部分（化學(xué)能、磁能、機(jī)械能等）控制部分電力電子輸出設(shè)備各種形式的電 能輸出圖 儲能部分示意圖（2）從功能角度而言，根據(jù)不同用途，均可看作可以提供任意電壓和頻率的電壓源，任意電流和頻率的電流源以及任意無功和有功的功率源。14華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 （3）微網(wǎng)中，它們主要可用作兩個(gè)用途：作為微電源為敏感負(fù)荷供電和作為儲能裝置平衡系統(tǒng)功率。提高電能質(zhì)量表現(xiàn)為穩(wěn)定電壓和調(diào)整頻率兩個(gè)方面。 儲能裝置的簡化模型根據(jù)模型輸出變量的不同，儲能裝置暫態(tài)穩(wěn)定分析計(jì)算模型可分為三種如圖 所示：電壓源型（包括串聯(lián)電壓源型和并聯(lián)電壓源型）、功率源模型和電流源模型。Zlinei j ZlinePL , QLPes , Qes（1）功率源型ZlineIes（3）電流源型jiVes（2）串聯(lián)電壓源型ZlineiZesVes（4）并聯(lián)電壓源型jj（1）電壓源模型圖 儲能裝置的簡化模型在電力系統(tǒng)分析中，儲能裝置可以等效為受控電壓源，如圖 （2）所示。amp。pSET+ jQSET*Vamp。es=Vsys+Z (式中，Z 是鏈接變壓器阻抗。（2）功率源模型amp。Vsys)（）功率源模型通常用一階延遲環(huán)節(jié)表示，如圖 （1），時(shí)間常數(shù)為功率響應(yīng)延時(shí)和控制環(huán)節(jié)延時(shí)之和。Pes=Kp1 +pPSET，Qes=15KQ1 + T SQQSET（）華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文