储能设备在微电网中的应用

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1、毕业设计说明书（毕业论文）本科生毕业设计说明书（毕业论文）题 目：储能设备在微电网中的应用储能设备在微电网中的应用摘 要现今，各种储能设备能够在技术性能上满足诸多应用需求，其在微电网中的应用已变得极为重要。本设计主要对各种储能设备的性能，储能设备应用于微电网的方法，储能设备在微电网中所起的作用与功能进行了研究。首先，本文简单阐述了微电网的原理和结构，总结了微电网运行中对各部分组成的技术要求和其控制方法，主要介绍了储能技术的应用原理以及其在微电网中应用的重要意义。然后，对各种储能设备的基本结构、一般原理进行了介绍，描述了各种储能系统的特性，对各种储能设备的在各种环境中应用的优势和局限性进行了分析

2、比较。其次，分析了储能系统的共同点，建立了储能系统的一般数学模型，研究了其作为微电源和储能设备如何在微电网中应用，设计了相应的控制系统，论述了储能系统如何进行容量的选择。再其次，对超导磁储能设备在微电网中的应用进行了仿真分析，建立了微网中超导磁储能设备的模型及控制系统，对超导磁储能设备改善负荷端电压这个重要应用进行了仿真分析，得出了超导磁储能设备可以很好地在微网中发挥作用的结论。最后，设计总结了本次研究的结果，得出了储能设备在微电网的应用中能起到重要作用的结论。关键词：微电网；储能技术；飞轮储能；铅蓄电池；SMES毕业设计说明书（毕业论文）Energy Storage Devices in t

3、he Application of the MicrogridAbstractNowadays, various energy storage devices are able to meet various application requirements on the technical performance, their applications in the microgrid has become extremely important. This design is mainly study the performance of the kinds of energy stora

4、ge equipment, the way of storage equipment applied in micro grid, the role and function of energy storage equipment in micro grid. First of all, this article simply expounds the principle and structure of the micro grid, summarizes the micro grid in the operation of the technical requirements of the

5、 various parts and its control method, It mainly introduces the application of energy storage technology principle and the significance of its application in the micro grid.Then, for a variety of basic structure, general principle of energy storage devices are introduced, describing the characterist

6、ics of the various energy storage systems, for a variety of energy storage device of the advantages and limitations of application in various environments is analyzed and compared.Secondly, analyzed the energy storage systems have in common and to establish the mathematical model of the studied it a

7、s a micro power and energy storage equipment how to application in the micro grid, the corresponding control system were designed, the capacity of energy storage system is expounded in the paper how to choice.Third, the application of superconducting magnetic energy storage equipment in micro grid h

8、as carried on the simulation analysis, established the Chinese super micro network model of the magnetic energy storage device and control system, the superconducting magnetic energy storage equipment to improve the load voltage of the important application on the simulation analysis, obtained the s

9、uperconducting magnetic energy storage device may well play a role in micro.The last, the design summarize the results of this study, Come to the conclusion that the energy storage device is obtained in application of micro grid can play an important role.Key words: microgrid; energy storage technol

10、ogy; flywheel energy storage; lead-acid battery; SMES毕业设计说明书（毕业论文）目 录摘 要IAbstractII目 录III第一章 绪论11.1 研究背景11.2 微电网技术概述11.2.1 微电网的概念11.2.2 微网的基本结构11.2.3 微网的运行与控制31.3 储能设备在微网中的重要作用41.3.1 储能技术的一般原理41.3.2 分布式储能的优点41.3.3 储能设备在微网中的重要作用4第二章 微电网中各种储能设备的特性72.1 储能设备的分类72.2 飞轮储能82.2.1 飞轮储能设备的结构82.2.2 飞轮储能的原理92.2

11、.3 飞轮储能的特性102.3 铅酸电池储能122.3.1 铅酸蓄电池的结构122.3.2 铅酸蓄电池的原理132.3.3 铅酸蓄电池的三阶动态电气模型142.3.4 铅酸蓄电池的三阶动态数学模型142.4 超导磁储能192.4.1 超导磁储能设备的结构192.4.2 超导磁储能设备的原理192.4.3 超导磁储能的响应速度202.4.4 超导磁储能的容量202.4.5 超导磁储能的选择212.5 其它储能技术212.5.1 其它机械储能方式212.5.2 其它化学储能方式212.5.3 其它电磁储能方式22第三章 储能技术在微网中的应用原理233.1 储能系统的模型建立233.1.1 储能系

12、统的共同点233.1.2 储能系统的简化模型243.2 储能系统在微电网中的应用途径与可行性研究253.2.1 储能系统应用于微电源253.2.2 储能系统应用于储能设备263.3 储能系统的控制方法263.3.1 储能系统的工作模式263.3.2 储能系统的控制策略273.4 微网中储能设备容量的选择303.4.1 选择储能容量时的要求303.4.2 储能设备容量的选择方法303.4.3 微网中储能设备容量选择方法313.5 储能设备间的配合32第四章 储能设备在微电网中应用的仿真分析334.1 微网中 SMES 模型的建立334.1.1 SMES 类型的选择334.1.2 SMES 模型的

13、建立334.1.3 SMES 改善负荷端电压的控制系统334.2 仿真系统的建立344.2.1 仿真系统结构示意图344.2.2 仿真系统模型的建立354.2.3 仿真参数的选择364.3 仿真结果与分析37全文总结42参考文献43致谢45毕业设计说明书（毕业论文）第一章 绪论1.1 研究背景人类社会进入21世纪，由于有限的化石能源的逐步消耗殆尽和环境污染的日益严重，人们呼吁建立可再生的清洁能源来取代现有的能源结构，于是以太阳能光伏发电技术和风力发电技术为主的新能源技术被建立起来并且迅猛发展。风能、太阳能等新能源发电是具有波动性和随机性的，所以人们在分布式电源的基础上提出了微电网的概念。其中，

14、储能设备无疑是微电网中最重要的组成部分之一。随着电力电子技术与材料技术不断地发展，储能设备的效率、能量密度、响应速度和容量等不断提高。在智能电网的建设中，应用储能设备可以使新能源发电的电力稳定而可靠地并入电网，因而为了使新能源发电能为用户提供高质量的电力，储能设备是必不可少的，储能设备的发展也是势不可挡的。储能设备可以大致分为机械储能、电化学储能和电磁储能三大类。但是各种储能设备都有它自己的优势和局限，因而针对不同的应用领域与发电要求，应当使用不同的储能设备。1.2 微电网技术概述1.2.1 微电网的概念分布式发电在降低能耗、提高电能质量和供电可靠性的同时也可能会引起电网电压和频率的偏移而给电

15、网安全运行带来威胁。为了解决分布式发电对配电网带来的影响，美国可靠技术解决方案协会（CERTS）1把分布式发电与负荷组合作为配电的子系统，提出了微电网的解决方法与其概念：微电网系统由负荷和微电源共同组成，并且可以同时供能和供热；相对于大电网微电网表现为单一的受控单元，它可以保证用户电能的质量和供电安全；微电网内部电能的转换和控制主要由电力电子器件提供。微网(microgrid)是微电网的简称。1.2.2 微网的基本结构微网的一般结构2如图1.1所示，它的结构一般有微电源、能量管理系统、储能设备和负荷四个部分，可以根据实际的应用进行增减。燃料电池微型燃气轮机可中断负荷供热敏感负荷光伏电池微型燃气轮机外部电网图1.1 微网结构示意图如图1.1所示，微网的网络结构呈辐射型，其中包括了一条母线和三条馈线，并且，馈线通过主分离器和外部配电网相连。A、B、C三条馈线通过微网的主隔离装置与外部电网进行联结，主隔离装置一般为一个静态开关，开关的附近设有公共连接点PCC（Point of Common Coupling）。