飛輪及柴油發(fā)電混合儲能系統(tǒng)應(yīng)用于微網(wǎng)的仿真研究.pdf

《飛輪及柴油發(fā)電混合儲能系統(tǒng)應(yīng)用于微網(wǎng)的仿真研究.pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、第30卷第3期電工電能新技術(shù)Vol．30，No．32011年7月AdvancedTechnologyofElectricalEngineeringandEnergyJuly2011飛輪及柴油發(fā)電混合儲能系統(tǒng)應(yīng)用于微網(wǎng)的仿真研究112黃宇淇，董琴，諸嘉惠(1．福州電業(yè)局，福建福州350009;2．中國電力科學(xué)研究院，北京100192)摘要:性能及維護(hù)上的固有缺陷使蓄電池儲能這種方式難以滿足未來智能微網(wǎng)對儲能系統(tǒng)的要求。本文利用飛輪儲能系統(tǒng)具有無限次數(shù)的大功率充放電和柴油發(fā)電機(jī)組低成本、持續(xù)發(fā)電的特性，將飛輪及柴油發(fā)電混合儲能系統(tǒng)

2、應(yīng)用于微網(wǎng)中;當(dāng)微網(wǎng)正常并網(wǎng)運(yùn)行時，通過控制飛輪儲能系統(tǒng)及并網(wǎng)逆變器，可穩(wěn)定網(wǎng)側(cè)輸入功率，起到平抑微型電源功率和負(fù)荷波動的作用;在主電網(wǎng)永久故障時，飛輪儲能系統(tǒng)向微網(wǎng)短時提供大量功率，同時啟動柴油發(fā)電機(jī)組，待其穩(wěn)定運(yùn)行后并入微網(wǎng)。理論分析及仿真實(shí)驗(yàn)表明，在微網(wǎng)中應(yīng)用飛輪及柴油發(fā)電混合儲能系統(tǒng)是經(jīng)濟(jì)的、高效的，可有效提高微網(wǎng)抗災(zāi)變能力，提高供電可靠性。關(guān)鍵詞:微網(wǎng);飛輪儲能;柴油發(fā)電機(jī);抗災(zāi)變;供電可靠性中圖分類號:TM727;TM91文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1003-3076(2011)03-0032-06儲能系統(tǒng)提供后備電源

3、的方案，大大降低了建設(shè)成引言本。在大型風(fēng)場，蓄電池和柴油發(fā)電機(jī)也被應(yīng)用于微網(wǎng)是采用微型電源為區(qū)域內(nèi)用戶供熱和供電平抑風(fēng)場波動的輸出功率。但由于蓄電池存在大電的系統(tǒng)。它的主要特征是:配有儲能裝置，使用電力流充放電能力差，壽命短，充放電循環(huán)次數(shù)有限，維［12］電子裝置進(jìn)行能量調(diào)節(jié)，分布式微型電源利用一次護(hù)成本高等缺點(diǎn)，這種混合儲能系統(tǒng)應(yīng)用于需要［1-3］能源。由于廣泛采用風(fēng)力發(fā)電、光伏電池等隨頻繁充放電電力領(lǐng)域的效果不佳。機(jī)性大的分布式發(fā)電技術(shù)，為平穩(wěn)控制配電網(wǎng)輸入飛輪儲能代替蓄電池，與柴油發(fā)電機(jī)組成混合功率，提升電能質(zhì)量，需要在

4、微網(wǎng)內(nèi)安裝可頻繁充放系統(tǒng)是較理想的儲能方案。本文討論飛輪和柴油發(fā)電的儲能裝置平抑功率波動，并在微型電源退出運(yùn)電機(jī)混合儲能系統(tǒng)在微網(wǎng)中的應(yīng)用，以采用風(fēng)力發(fā)行后為敏感負(fù)荷提供后備電源。因此，儲能技術(shù)是電微型電源的微網(wǎng)為例，建立微網(wǎng)的仿真模型，通過［4］微網(wǎng)的核心技術(shù)之一。仿真研究微網(wǎng)抗外部電網(wǎng)故障的能力。近年來，一些新型的儲能元件，如飛輪儲能和超1飛輪儲能系統(tǒng)級電容得到了迅速的發(fā)展。特別是飛輪儲能系統(tǒng)，可靠性高，現(xiàn)有的產(chǎn)品壽命可長達(dá)20年;可頻繁充飛輪儲能是一種存儲慣性機(jī)械能的蓄能技術(shù)，放電;維護(hù)性佳。近年來隨著新型復(fù)合材料的發(fā)展

5、，一次充放電循環(huán)的時間以分鐘計(jì)。飛輪儲能主電路飛輪儲能系統(tǒng)的可靠性及性能均有了大幅度的提拓?fù)淙鐖D1所示，由電機(jī)、飛輪轉(zhuǎn)子、輔助運(yùn)行系統(tǒng)升，而價格則大幅度下降，在分布式發(fā)電、國防、衛(wèi)(如水冷、真空泵等，圖中略)，電力電子變流器(S1［5-9］星、電力系統(tǒng)方面均有應(yīng)用。然而，單一的儲能－S6)、升降壓電路構(gòu)成，其工作原理如下:元件仍很難同時滿足大功率頻繁充放電，儲能密度(a)飛輪儲能系統(tǒng)啟動及充電高的要求。飛輪儲能啟動時，反電動勢尚未建立，引入降壓采用多種儲能裝置組成混合儲能系統(tǒng)是可行的斬波電路的目的是使飛輪平穩(wěn)啟動。S7關(guān)斷，當(dāng)

6、S8［10，11］、S、L方案。近年來，在大型商業(yè)中心、銀行、通訊公導(dǎo)通時，C181及C2形成回路，電容C2充電;當(dāng)司，已廣泛地采用了蓄電池和柴油發(fā)電機(jī)組成混合S8關(guān)斷時，L1、C2及S7的反并聯(lián)二極管形成續(xù)流回收稿日期:2010-08-25作者簡介:黃宇淇(1981-)，男，福建籍，工程師，博士，主要研究方向:配網(wǎng)自動化、電能質(zhì)量及儲能技術(shù)。第3期黃宇淇，等:飛輪及柴油發(fā)電混合儲能系統(tǒng)應(yīng)用于微網(wǎng)的仿真研究33路。控制功率器件S8PWM的占空比，可將電容C2問題容易治理。的電壓U2維持在設(shè)定值。在飛輪啟動時，U2較小，本文采用

7、直流微網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2所示，主隨著飛輪轉(zhuǎn)速的提升，逐漸抬高U2，直至S8恒通，要包括:電網(wǎng)、配變、分布式電源、飛輪儲能系統(tǒng)、負(fù)此時U1=U2。荷、電力電子開關(guān)SB1(或稱為并網(wǎng)斷路器)、并網(wǎng)逆變器、柴油發(fā)電機(jī)組及開關(guān)(SB2-SB5)等。在未獲得電力公司入網(wǎng)許可前，還需在配變低壓側(cè)安裝潮流控制器，防止微網(wǎng)向電網(wǎng)倒送電。電網(wǎng)正常供電時，SB1合，微網(wǎng)與電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行;SB5分，柴油發(fā)電機(jī)未啟動。電網(wǎng)發(fā)生故障后，控制器檢測到微網(wǎng)處于孤島運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)立即斷開圖1飛輪儲能系統(tǒng)SB1。若并網(wǎng)斷路器SB1未分開，則將形成電力公Fig．1

8、Flywheelenergystoragesystem司無法控制的局部供電網(wǎng)絡(luò)，使線路上仍然帶電，威脅設(shè)備和檢修人員的安全。微網(wǎng)孤島檢測算法要求(b)飛輪儲能系統(tǒng)放電可靠性高，檢測速度快，按IEEE2009-929/UL1741波動的直流母線電壓會惡化系統(tǒng)的控制性能，標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格