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11毕业设计(论文)开题报告模版


毕业设计(论文)开题报告

学生姓名: 专 业:

聂建航

学 号: 0901011104

电气工程及其自动化 储能技术在电力系统中的应用 杨茂

设计(论文)题目; 指导教师:

2013 年 3 月 16



开题报告填写要求
1.开题报告(含“文献综述” )作为毕业设计(论文)答辩委 员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指 导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签 署意见及所在系审查后生效; 2.开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设 计的电子文档标准格式打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后 应及时交给指导教师签署意见; 3. “文献综述”应按论文的格式成文,并直接书写(或打印) 在本开题报告第一栏目内, 学生写文献综述的参考文献应不少于 10 篇(不包括辞典、手册) ; 4.有关年月日等日期的填写,应当按照国标 GB/T 7408—94 《数据元和交换格式、 信息交换、 日期和时间表示法》 规定的要求, 一律用阿拉伯数字书写。 如 “2002 年 4 月 26 日” 或 “2002-04-26” 。

毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告
1.结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰 写 2000 字左右的文献综述:

文 献 综 述
在可再生能源发电的开发利用中, 风力发电是目前最成熟、经济效益最好的一 种可再生能源发电技术。但由于风电所固有的随机性、波动性和间歇性等特征, 使 得大规模风力发电特性难以满足接入电网的要求。由于风速具有随机性,所以发出 的电能也是时刻变化的,所以需要储能系统对其进行能量管理。 在电力系统中引人储能系统后, 可以有效地实现需求侧管理, 减小昼夜间峰谷 差, 加强区域电网峰谷负荷的自调节性;提升大电网的安全稳定性与电能质量水平, 提高输变电能力, 增加供电可靠性;促进可再生能源大规模接人电网。 储能技术在电 力系统中的应用是未来电网发展的必然趋势。 超级电容器作为一种新兴的储能元件,它与其它储能方式比较起来有很多的优 势。由于自放电水平比较低,因此其可以在电压跌落和瞬态干扰期间提高供电水平, 超级电容器储能系统特点是体积小,安装简单,效率可以达到 95%,充放电速度快。 超级电容器具有功率密度大,循环寿命长,充放电效率高,充放电速率快,高低温 性能好,能量储存寿命长等特点,由于超级电容的一系列优点,未来在需要进行电 力储能以电网电能质量的场合,超级电容作为储能器件将被广泛采用。 一、国内外研究现状 文献【1】 :系统中引入储能环节后,可以有效地实现需求侧管理,消除昼夜间峰 谷差,平滑负荷,可以更有 效地利用电力设备促进可再生能源的应用,也可作为提 高系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种手段。文献【2】 :风电受自然 条件的约束很大, 由于风力的不可调节导致风电出力存在很大的随机性。介绍了各 种类型的储能技术及其发展状况, 针对储能技术抑制风电场出力波动,对提高电网 对风电接纳能力方面的研究进行了深入的调研和总结归纳。文献【3】 :文中介绍一 种基于超级电容储能的风电场功率调节系统 ,利用超级电容器组作为储能元件 ,平 抑风电场有功、 无功功率波动 ,维持风电场输出端电压 ,降低风电场对电网电能质 量的影响。利用仿真软件 PSCAD/EMTDC 对系统的控制策略进行了仿真分析 ,仿真结

果验证了装置具有良好的运行性能。文献【4】 :针对超级电容器在电力系统的应用, 采用双向 DC/DC 变换器作为超级电容器组的升压稳压环节, 以解决超级电容器端电 压随储能状态大范围变化的问题。实验结果表明,所采用的超级电容器储能控制器 的拓扑结构及控制方法具有较好控制效果,有效解决了超级电容器储能逆变器带大 功率不平衡和非线性负载时输出畸变问题 。 但是这种方法公式多且复杂, 效果不好。 文献【5】 :对储能技术在微电网中的应用研究进行了综述。分析了储能技术在微电 网中的作用,比较全面地介绍了各种储能在微电网中的应用研究现状,分别说明了 各种储能方式的优点和不足之处,并对各种储能方式的性能指标进行了比较。根据 微电网的特点和要求, 指出了微电网储能技术研究目前存在的问题和未来发展趋势。 文献【6】 :对设计的超级电容器储能系统两种工作模式( 充电储能模式和放电 释能模式) 进行了介绍,对超级电容器储能系统充电储能运行模式时的双向 DC/DC 变流器工作方式进行了分析,同时设计了闭环控制参数实现了对超级电容器储能系 统充电储能过程的控制。但文献在图形处理上,不够直观、清楚。文献【7】 :储能 系统在微电网中的应用是非常必要的。分析了 SCES 的基本原理,建立了 SCES 模型, 仿真结果表明,SCES 不仅可以补偿电压暂降,也可以应对冲击负荷与瞬时停电,有 效解决微电网的电能质量问题。不足是理论支持不强,没有计算依据,而且讨论不 够深入。文献【8】 :提出了电流源超级电容器储能系统。该系统由双电层电容器、 双向直流变直流换流器以及电流源逆变器组成。超级电容器系统能够改善系统暂态 和小扰动稳定性能,提高输送容量。结果表明,通过使用超级电容器储能系统,极 限转输功率也明显提高。文献【9】 :论文中系统采用两个双向变换器分别对超级电 容器和蓄电池进行控制。论文对该方法进行了仿真验证,结果表明混合储能系统能 够提高功率输出能力减小蓄电池容量配置,延长系统使用寿命。我觉得论文条理比 较乱,介绍的东西多且乱,不够精悍。文献【10】 :选择了可以快速大功率充放电的 超级电容器作为风电场的储能设备以抑制风电场输出有功功率的波动,给出了解决 方案的数学模型,工作原理,在 MATLAB 中进行仿真,电路由超级电容器组,双向 DC-DC 直流变换器和电压源变换器组成。由仿真结果看出超级电容储能系统能较好 跟踪输出有功功率曲线波动并能进行快速功率调节。 文献【11】 :本文介绍了超级电容器的基本工作原理,综述了现有的各种超级电 容器模型,详细分析了各种模型的特点和适用范围,针对在工程中应用最多的等效

电路模型进行了实验验证,并对实验结果和模型结构进行了深入探讨。文献【12】 : 利用新型储能器件超级电容器可短时快速大功率充放电的特性,并结合四象限电压 源型变流器有功功率和无功功率解耦控制策略,抑制风电场输出有功功率和无功功 率波动,稳定风电场输出母线电压。仿真结果验证了该储能系统能够较好地平抑风 电场有功功率波动,并通过对无功功率波动的抑制稳定了风电场输出母线电压。文 献【13】 :分析了基于超级电容器储能的直驱风电系统模型,设计了控制策略,通过 控制双向直流变换器及并网变流器, 抑制风机功率的波动以向电网输出平滑的功率。 结果表明, 加入超级电容器储能装置可以改善直驱风电系统的并网性能。 文献 【14】 : 提出了一种将串并联型超级电容器储能系统应用于基于异步发电机的风力发电系统 的新思路, 建立了基于等效电路的超级电容器储能系统的动态数学模型, 设计了相 应的控制策略, 在 MATLAB 环境下对采用串并联型超级电容器储能系统对并网风力 发电机组的电能质量和稳定性问题进行仿真。仿真结果表明, 采用上述控制策略的 储能系统, 不仅可在快速风速扰动下平滑风电机组输出, 降低风电波动对电网的冲 击, 且能够在系统出现故障后有效提高风电机组稳定性。文献【15】 :提出一种混合 储能的直流系统实现方案,结合超级电容器和蓄电池储能, 并给出了该方案的电路拓 扑、工作原理、系统模型、实际案例设计和仿真分析。该方案通过采用超级电容器, 能够有效提高直流系统的功率输出能力,延长直流系统的使用寿命和改善其技术经 济性,从而提升直流系统的可靠性和经济性。但是系统搭建费用较多,技术要求高, 不易普遍应用。 文献【16】 :本文中介绍了各种储能技术在输电和配电网中中应用,提出混合能 量存储技术,储能技术的应用及能量存储电源转换器,能量储存扩散将使可再生发 电整合和调度, 将有利于智能电网更少的依赖于低效率的峰值功率电厂。 文献 【17】 : 在一个存储设备中引入飞机的嵌入式系统,为能量交换提供了新的可能性。本文论 述了使用超级电容器作为存储设备在当地高压直流飞机网提供了一个有效的能源管 理系统。从传统的不同的能量管理策略到控制技术的创新。实验验证了本文提出的 能量管理恶略可行。但是投资比较大,希望能找到更经济的方法。文献【18】 :在电 力系统中,由于强大的电网干扰,周期性的脉冲负载电压和频率估计调制,本文重 点介绍超级电容器 ESS。对于所选择的拓扑结构,SC 直接连接到网络转换器(无直 流母线阶段) ,SC 的 ESS 充放电周期与脉冲同步加载具有平滑电压,以补偿较低的

功率上升。结果表明,频率调制明显减少和更符合标准要求。至于发电机侧,转矩 变化强烈缓解。文献【19】 :能源存储系统是一个非常重要的部分在光伏发电中。一 种新的双向 DC-AC-DC 转换器超级电容器储能系统在光伏电中提出。 数学模型双全桥 双向 DC-AC-DC 转换器变压器和电路的简化模型由此而得。最后,在变压器的相电流 可以研究应用数学初级侧(IA)计算仿真和详细的电路仿真。文献【20】 :超级电容 器种:多孔电极的双电层的和复合型超级电容器阳极所组成的电解电容器,电化学 电容器的阴极 38wt%硫酸电解质溶液。结果表明,改变物理参数,如电极的结构和 材料,和电气参量,可以超级电容器的优化结构和性能,提高超级电容器的能量密 度和功率密度和增加瞬间放电电流大小。 二、参考文献: 1 张文亮,丘明,来小康.储能技术在电力系统中的应用[J] .电网技术,2008,32 (7):1-9 2 管俊,高赐威.储能技术在抑制风电场功率波动方面的研究综述[J]. 电网与清洁 能源,2011,27(4):48-53 3 李霄,胡长生,刘昌金,徐德鸿.基于超级电容储能的风电场功率调节系统建模与控 制[J].电力系统自动化,2009,33(9):86-90 4 李宁宁,张国驹,唐西胜,张国伟.基于分裂电容的超级电容器储能系统研究[J].电 力电子技术,2011,45(9):18-21 5 周林,黄勇,郭珂,冯玉 .微电网储能技术研究综述[J]. 电力系统保护与控制 2011,39(7):147-152 6 马奎安,陈敏.超级电容器储能系统充电模式控制设计[J].机电工程,2010,27 (7):85-88 7 李乐, 黄伟, 马雪玲.超极电容器储能系统在微电网中的应用[J].特稿专递, 2010,39 (8):12-16 8 朱文慧,吴政球,匡洪海.超级电容器改善同步发电机系统稳定性能的研究[J].电 网技术,2011,35(6) ;95-100 9 黄勇,周林.超级电容器蓄电池混合储能在独立光伏发电系统中应用研究[J].重庆 大学硕士学位论文,2011,45(6):1-66 10 朱晓荣,张文通.超级电容器在风电场有功功率调解中的仿真研究[J].新能源,

2012,37(8):20-24 11 赵洋,梁海泉,张逸成.电化学超级电容器建模研究现状与展望[J].电工技术学 报,2012,27(3) :188-195 12 王振浩,刘金龙,李国庆,辛业春,杨琳,于 峤.基于超级电容器储能的并网风 电场功率与电压调节技术[J].电力自动化设备,2011,31(30):113-116 13 冬雷,张新宇,黄晓江,廖晓钟,杨莹.基于超级电容器储能的直驱风电系统并 网性能分析[J].北京理工大学学报,2012,32(7):709-714 14 张步涵,曾杰,毛承雄,王云玲.串并联型超级电容器储能系统在风力发电中的 应用[J].电力自动化设备,2008,28(4):1-4 15 王振浩,张延奇,李国庆,辛业春,张少杰.基于超级电容器的直流系统混合储能 研究[J].电网技术,2010,34(4) :158-162 16 Sergio Vazquez, Srdjan M. Lukic, Eduardo Galvan. Energy Storage Systems for Transport and Grid Applications [J]. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS,2010,57(12):3881-3895 17 Jean-Charles Swierczek1, Fabien Mollet, Christophe Saudemont, Regis Meuret, Beno?t Robyns. Hispano-Suiza (SAFRAN Group), Reau, France .Power management of a regenerative local HVDC aircraft network using supercapacitors [J]. 15th International Power Electronics and Motion Control Conference,2012,37(12):308-312 18 Franck designed Scuiller .Study of a to Supercapacitor Energy Storage electric System power

reduce frequency modulation de Recherche de

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system [J].Institut

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毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告
2.本课题要研究或解决的问题和拟采用的方法(途径) :
电网中风力发电是目前最成熟、经济效益最好的一种可再生能源发电技术。但由于 风电所固有的随机性、 波动性和间歇性等特征, 使得大规模风力发电特性难以满足接入 电网的要求, 从而使风电场并网规模受到限制。 本文要研究的是如何利用超级电容储能 系统平抑风电有功功率波动,实现“削峰填谷”,满足峰值负荷需要,在电网负荷低谷 时对多余电能进行存储,在电网负荷高峰时将储能回馈给电网,以满足电网峰值负荷需 要,使电网稳定运行。 采用的主要方法为先建立超级电容器模型,再将储能系统连到风电场母线上,利用 MATLAB 仿真软件建立模型进行仿真验证。 风电场发电充足时, 储能系统工作在充电状态, 储存过剩电能;反之处于放电状态,补充功率缺额。 最基本目标是通过超级电容器储能系统的功率调节,使风电场有功功率波动减小, 实现预期控制目标, 超级电容器储能系统的有功功率输出曲线能较好跟踪风电场有功功 率曲线的波动,并能快速进行功率调节,明显改善功率波动情况,使入网的有功功率平 稳,电网能安全稳定运行。

毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告
指导教师意见: 1.对“文献综述”的评语:

2.对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测:

指导教师: 年 所在院(系)审查意见: 月 日

负责人: 年 月 日


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