含有混合储能系统的风光发电互补装置的制造方法

文档序号:9263137阅读:266来源:国知局
含有混合储能系统的风光发电互补装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明研究基于新型混合储能系统的风光互补发电系统,有利于充分利用风力发电和光伏发电在时间和空间上的互补性,从而最大限度的利用新能源功率,提高经济效益;利用超导储能和蓄电池组成新型的混合储能系统,提高出储能装置的功率密度、能量密度和使用寿命,从而提高整个装置的利用率。
【背景技术】
[0002]伴随着经济的快速发展,能源问题以成为世界关注的焦点,寻找可再生的新型清洁能源已成为各个国家发展的重要策略;风能和太阳能,它们具有普遍性、无污染、可再生等优点,已经成为新型能源中最具有潜力的发展趋势。风能和太阳能在时间空间上又具有较好的互补性,在时间上,通常白天光照比较强,风速很小,晚上光照很弱,风能相对增大;在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷;在空间上,我国的风电厂和太阳能电厂一般都建在空旷的地方,风能和太阳能在时间上的互补性更能体现。风、太阳能的波动性和间歇性是主要影响了电网的电压质量;为了改变风电、太阳能间歇性和不稳定性,需要预留足够大的备用容量,以平抑风光输出功率的波动;
现阶段以广泛应用于储能装置的储能元件有蓄电池、超级电容、超导储能等等。受储能机理影响,蓄电池能量密度高,但功率密度、循环使用寿命低,并且对一些充放电过程敏感,大功率充放电和频繁放电的适应性不高;超导储能其功率密度、循环寿命高,充放电效率高,但能量密度低,且对超级电容组稳压比较难,经常使用用于大功率充放电和循环充放电的系统中。超导储能是目前应用的储能元件中寿命最长、响应速度最快,其储能效率高、响应速度快、能四象限实现有功、无功补偿,对提高电力系统的安全性和改善供电品质有较好的技术性能。但高成本和大容量实现限制了它的大规模应用。本发明提出了新型的风光互补装置的拓扑结构,风电和光电系统在储能装置和逆变环节是可以通用的,所以风光互补发电系统的造价可以降低,采用超导储能和蓄电池相结合的混合储能系统,通过在不同的工作状态下,选择不同的储能元件进行充放电,既可以降低超导储能的使用成本,也可以减少蓄电池的充放电次数,提高蓄电池的使用寿命,从而达到了延长混合储能系统的使用寿命O

【发明内容】

[0003]本发明主要针对基于新型混合储能系统的风光互补发电系统,采用超导储能与蓄电池组成的新型混合储能系统,通过逆变装置与光伏发电系统和风力发电系统组成的风光互补发电系统并联使用,满足延长蓄电池的使用寿命,提高混合储能系统的功率密度、能量密度,从而最大限度的平抑风光互补系统的功率波动;
本发明的技术特征如下:
(O由光伏发电系统和风力发电系统组成风光互补发电系统,由于两个发电装置在时间上和空间上具有互补性,能够在各个时间段最大限度的获取新能源功率; (2利用超导储能和蓄电池组成新型的混合储能系统,超导储能通过V/I功率变换器,蓄电池通过DC/DC变换器,并联之后通过双向换向器连入电网,用于平抑风光互补发电系统的功率波动,从而使系统输出功率平缓;
(3)采用自适应模糊控制算法对混合储能系统的开关进行控制,从而选择性的选择混合储能系统中超导储能和蓄电池储能充放电开关,从而提高蓄电池的使用寿命和超导储能的能量密度;
其有益效果是:
本发明重点研究基于新型储能系统的风光互补发电系统,提供新型混合储能系统的控制方案:
(1)风光互补发电系统将风力发电系统和光伏发电系统并联使用,在时间和空间上具有互补性,从而最大限度利用新能源的输出功率;
(2)利用超导储能和蓄电池组成新型的混合储能系统,利用蓄电池能量密度高,超导储能的功率密度高、使用寿命长等优点,从而将混合储能系统达到功率密度高、能量密度高、使用寿命长,从而提高系统的经济效益和实用效益,最大限度的平抑风光互补发电系统的功率波动。
【附图说明】
[0004]图1是本发明专利所采用主电路拓扑结构;
图2为本发明的混合储能系统的控制拓扑结构;
图3是本发明专利所采用的控制框图。
【具体实施方式】
[0005]以下将结合图和具体实施过程对本发明专利作进一步详细说明:
参见图1,利用风力发电系统和光伏发电系统组成风光互补系统,利用两个发电系统在时间上和空间上的互补性,风力发电系统通过变压器连接负载和储能系统,光伏发电通过DC/AC变流器,然后通过逆变器连入负载和储能系统。当风光互补发电系统的输出功率大于负载所需的功率时,剩余的功率通过双向换流器输入新型混合储能系统,将剩余功率存储在储能系统中;同理当风光互补发电系统输出功率小于负载所需的功率时,利用储能系统输出功率,从而平抑风光互补发电系统的功率波动;
参见图2,混合储能系统的控制拓扑结构,通过对各个开光的控制,从而选择性的对蓄电池和超导储能的充放电控制,从而达到提高蓄电池的使用寿命,提高整个储能系统的功率密度、能量密度和使用寿命。图中为蓄电池组的等效电压;为蓄电池组的端电压;为风光互补系统的母线电压,为的充放电电流(令充电时);、为经过双向DC/DC换流器和斩波器的调制电流;为的端电压;为的充电电流(令充电时);和为变换器的占空比;
参见图3,基于混合储能系统的风光互补发电系统控制框图,中包含各个频率的波动能量,分别采用两级低通滤波器进行滤波,但是由于超级电容和蓄电池的功率具有一定的限制,以免储能装置发生击穿,故采用限幅装置;为超导储能电压量测值;为电网电压参考值,由超导储能装置的充电状态决定。对超导装置两端的电压的实际幅值,将限制在一定的幅值,然后与电流进行比较得到反馈控制量,从而快递跟踪电流指令;为占空比,的前馈控制量,免除电压波动对电流带来的影响;通过对在占空比的反馈,连接用控制的控制器,从而调节斩波器开关的开断;运用相同的控制方式,对蓄电池进行控制;
本发明专利的工作过程:
风光互补发电系统中包含各个频率的波动能量,分别采用两级低通滤波器进行滤波,但是由于超级电容和蓄电池的功率具有一定的限制,以免储能装置发生击穿,故采用限幅装置;通过对超导储能电压量测值、电网电压参考值,由超导储能装置的充电状态决定。对超导装置两端的电压的实际幅值,通过对在占空比的反馈,连接用控制的控制器,从而调节斩波器开关的开断;运用相同的控制方式,对蓄电池进行控制;
本发明专利的特定方案已经对本发明专利进行了详细描述,对于本领域的技术人员来说,在不背离本发明专利的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明专利的保护范围之内。
【主权项】
1.含有混合储能系统的风光发电互补装置的研究,其特征在于:利用光伏发电和风力发电在时间和空间上的互补性,提出了将风力发电和光伏发电组成互补发电装置,即可以平抑风力发电和光伏发电功率波动大的缺点,同时风光发电互补装置将同使用一套逆变电路和储能装置,从而降低了成本,提高整套装置的经济效益。2.根据权利要求1所述的含有混合储能系统的风光发电互补装置的研究,新型混合储能系统其特征在于:超导储能和蓄电池在储能机理上具有一定的互补性,超导储能功率密度高,充放电速度快,使用寿命长等特点,蓄电池能量密度大,使用寿命短,因此将储能元件超导储能和蓄电池储能作为新型的混合储能系统提高储能系统的经济效益和使用寿命,同时互补性能也能够平抑风光互补发电系统的输出功率的波动性和随机性。
【专利摘要】风力发电和光伏发电输出功率具有波动性和随机性,且并网技术要求高、成本高、利用率比较低。通过研究表明风力发电和光伏发电在时间和空间上都具有一定的互补性,从而风光互补混合发电系统(HPW)的发展越来越重要;风光互补混合发电系统共用储能装置和逆变器通用,从而降低发电系统的使用成本;本文利用超导储能(SMES)和蓄电池(BESS)在储能机理的互补性,提出了新型混合储能系统,达到储能系统功率密度高、能量密度高、使用寿命长等优势,同时采用自适应模糊控制算法,进一步控制混合储能系统的开关,实现对风光互补发电系统的输出功率波动的快速平抑,降低蓄电池的充放电次数,提高使用寿命,从而提高整个系统的经济性能和技术性能。
【IPC分类】H02S10/20, H02S10/12
【公开号】CN104980090
【申请号】CN201410223134
【发明人】夏向阳, 张贵涛, 其他发明人请求不公开姓名
【申请人】长沙理工大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2014年5月26日
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