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超级电容-蓄电池混合储能拓扑结构和控制策略研究

2016-08-11 13:23来源:中国新能源网关键词:超级电容器储能储能设备收藏点赞

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图2(b)超级电容和蓄电池通过DC/DC功率变换器并联。该拓扑的技术优势是显而易见的,DC/DC有变流、调压的功能,因此,可以通过它来连接端电压不同的两种储能元件,对每种储能设备直接控制,同时维持直流母线电压恒定;并优化蓄电池的放电电流,延长其使用寿命;电池和超级电容可以深度放电因此其储能量可以充分利用,可以优化设计系统的额定容量。使用DC/DC还可以使能量管理系统更加灵活配置。但是和直接并联相比,使用DC/DC产生功率损耗并使系统成本增加、效率降低。因此,该拓扑结构的技术优势和系统经济成本增加之间必须折中考虑。

图2(c)蓄电池接DC/DC,超级电容直接并联在直流母线上。该拓扑蓄电池功率可控,可以优化控制电池的充放电电流,延长其寿命周期;超级电容直接根据直流母线电压的变化出力,反应速度较快。缺点是超级电容需要很多单元串联以获得高的母线电压。另外,在脉冲负荷电流区间,超级电容的端电压会下降,如果相连的逆变器需要一个稳定的或正常工作的最小电压以生成正确的交流侧电压,则电压下降太多会产生问题,所以必须把直流电压控制在合适的范围内。

图2(d)超级电容接DC/DC,蓄电池直接并联在直流母线上。该拓扑超级电容储能量能够充分利用,可以优化设计其额定容量。但电池功率不可控,无法优化其充放电电流,直流母线电压取决于电池的SOC变化,该变量不能直接控制,必须维持在一个给定的范围内,因此系统的运行受到限制。

因此,混合储能拓扑结构的选择取决于不同因素,在每个应用下都必须进行全面的分析以便能够确定最佳的选择。

2混合储能功率控制策略

2.1平滑波动的功率控制方法

混合储能和分布式电源构成的微网系统如图3所示。以储能放电功率为正,充电功率为负,图中变量关系如式(1)。

图3的微网并网运行时,为减少风电、光伏等间歇式分布式电源对配网电能质量的影响,要对并网联络线输出功率进行平滑。首先对分布式电源输出功率进行傅里叶变换,得到功率波动频谱图。分布式电源出力波动的频谱分布如图4所示[4]。超级电容功率密度大能量密度小,循环寿命长,用来补偿波动频率大但幅值小的分量,电池功率密度小能量密度大,用来补偿波动频率小但幅值较大的分量。

原标题:超级电容-蓄电池混合储能拓扑结构和控制策略研究
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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