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微电网储能技术研究与比较

1.95万字 43页 原创作品，独家提交，已通过查重系统

摘要： 由于化石燃料的大量使用，人类生存环境日益恶化，世界各国都开始积极发展清洁能源，于是风力、光伏等可再生清洁能源作为微电源由于其结构简单、控制简便、能源利用效率高的优点就被广泛接入微电网系统。但受到天气变化等因素的影响，其输出功率具有很强的间歇性和不确定性，会对电力系统的稳定性和安全性造成影响，同时还会降低电力系统的电能质量。使用储能技术为微电网提供能量储存和功率平衡等服务，提高能源利用率、改善电能质量、提高系统安全稳定性就是非常必要的。因此，本文对微电网的储能技术进行的研究和比较，具体研究超级电容器和蓄电池储能。
论文首先对超级电容器储能系统的结构组成和工作原理进行了详细分析和阐述，并介绍了超级电容器经典等效模型。超级电容器经典等效模型结构简单，容易解析分析和数值计算，大幅度缩短计算机的仿真时间，被广泛应用于工程分析和设计。根据相关资料建立了双向DC/DC变流器和三相PWM变换器的数学模型，在此基础上基于Matlab/Simulink动态仿真组件构建了“孤岛运行”下完整的超级电容器储能系统模型，并进行仿真实验验证该系统的准确性。基于同样的原理，另外构建了蓄电池储能系统模型，然后根据仿真结果进行两者的充放电比较研究。
从两种储能方式进行比较研究的角度来展开的仿真实验结果显示，直流母线侧电压的超调量都差不多，但蓄电池这一组达到稳态的时间是0.2s，而超级电容器大约是0.1s；超级电容器电压稳定的时间是0.2s，而蓄电池是0.3s。蓄电池的荷电状态（SoC）的1s变化约2%，表示其充放电时间较长。通过仿真结果的比较，验证了储能系统的正确性和有效性基本上符合要求，证明储能技术对微电网电能质量的改善和系统稳定性的提高具有重要的意义。这两种储能技术各有各的优缺点，超级电容器储能很有潜力；蓄电池储能技术成熟、使用广泛。

关键词： 微电网 储能技术 超级电容器储能 蓄电池储能