微型風(fēng)力壓縮空氣儲能系統(tǒng)能量管理策略.pdf

1、隨著常規(guī)能源日益枯竭和環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，新能源技術(shù)業(yè)已成為全球經(jīng)濟(jì)增長以及能源可持續(xù)發(fā)展的新引擎。然而，風(fēng)能等可再生能源具有較強(qiáng)的間歇性及波動性特征，給儲能的發(fā)展帶來了重大挑戰(zhàn)與機(jī)遇。壓縮空氣儲能因其具有壽命長、容量大、成本低、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，非常適合用于風(fēng)電系統(tǒng)中。本文以一種新型風(fēng)力壓縮空氣系統(tǒng)為對象，設(shè)計了其電氣控制系統(tǒng)及能量管理策略，以提升其穩(wěn)定性及綜合能量利用效率。
　　相比于傳統(tǒng)風(fēng)能-壓縮空氣儲能耦合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2、，本設(shè)計采取的機(jī)電混合耦合方式在可行性和靈活性具有更加良好的表現(xiàn)，提高了系統(tǒng)響應(yīng)速度和運(yùn)行總體效率。但對于系統(tǒng)控制也提出了更高的要求，尤其在電機(jī)控制當(dāng)面。系統(tǒng)平臺中的兩臺永磁同步電機(jī)需要實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行來滿足系統(tǒng)工作于不同運(yùn)行模式下的需求。本文完成了在MATLAB/Simulink環(huán)境下的基于id=0的永磁同步電機(jī)矢量控制仿真分析和基于硬件在環(huán)設(shè)備dSPACE的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的驗(yàn)證，方便后續(xù)工作模式的優(yōu)化控制奠定了基礎(chǔ)。
　　

3、本文在確定了微型風(fēng)力壓縮空氣儲能系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的前提下，研究了系統(tǒng)運(yùn)行過程中存在的工作模式和優(yōu)化控制策略。系統(tǒng)存在的主要工作模式有:獨(dú)立風(fēng)電模式、壓縮儲能模式、膨脹釋能模式、卸荷保護(hù)模式。針對不同的工作模式，本文研究了相應(yīng)的優(yōu)化控制方法:對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制，采用最大功率功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制策略，保證系統(tǒng)捕獲的風(fēng)能為當(dāng)前風(fēng)速下的最大值;對于渦旋機(jī)的控制，采用最大效率跟蹤(MEPT)控制策略，針對不同耦合方式設(shè)計了機(jī)械壓縮和電壓縮的選

4、取準(zhǔn)則，提高系統(tǒng)整體運(yùn)行效率;對于系統(tǒng)卸荷保護(hù)控制，采用母線電壓和功率雙重控制策略，既可以快速實(shí)現(xiàn)多余風(fēng)能的卸荷，也避免了卸荷裝置的頻繁切入和切出。
　　針對微型風(fēng)力壓縮空氣儲能系統(tǒng)的能量管理問題，制定了能量管理的基本原則和執(zhí)行策略，保證系統(tǒng)在多變工況下能夠平穩(wěn)運(yùn)行。本文研究了基于轉(zhuǎn)速預(yù)同步和轉(zhuǎn)矩預(yù)同步的模式切換策略，減小系統(tǒng)工作模式切換過程引起的轉(zhuǎn)矩沖擊問題。通過整體系統(tǒng)仿真結(jié)果，驗(yàn)證了理論分析和管理策略的有效性。
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