直流供电系统中储能储能的动态特性分析

直流供电系统中储能储能的动态特性分析

1直流供电技术路线近年来，以能源行业为指导的分布式电源技术发展迅速，讨论了几种分布式电源连接的发展趋势。直流组网因具有转化效率高、可控性好和可靠性高等优点,受到了广泛关注和研究,不少地方开启了能源小镇的直流供电方式实践和探索当前,应用于分布式电源接入和独立供电系统的储能分为化学储能和物理储能两种技术路线。其中,化学储能以超级电容和各类化学电池为典型代表,并且根据实际的需求,进行优化选配。物理储能主要包括抽水蓄能、空气压缩储能和飞轮储能等。文献针对独立直流供电系统的网压稳定控制进行讨论,分析了其电压波动的产生机理,对比了高速飞轮和低速飞轮在应对直流网压波动时放电动态特性差异,给出了一种额定转速超过30000r·min2对供电装置组成和网络压力波动抑制的分析2.1储能装置组成图1描述了一个典型独立直流供电系统,由光伏发电模块、各类用电负荷模块和储能装置组成。该系统采用光伏发电作为主要电源,用电负荷包括一般负荷和冲击性负荷两种。储能装置由高速飞轮储能和蓄电池储能共同组成,其中高速飞轮储能装置主要用于抑制高频次冲击性负荷引起的瞬时功率变化而造成的网压波动。2.2功率补偿装置放电速率图2为独立直流供电系统的等效图。储能装置提供的瞬态功率Δp与网压波动值的数学关系如下:式中:P可知,功率补偿装置放电速率越快,可实现电压补偿的速率就越快。2.3不同转速下的齿轮放电速率飞轮储能系统具有可频繁充放电、储能容量大、充放电速度快等特点式中:E当直流母线电压发生电压波动时,补偿装置的放电速率成为了影响补偿效果的重要因素。下面分析不同转动惯量和转速下的飞轮放电速率,由式(2)可得:式(3)对变量t进行求导,可得:式(4)对变量t进行求导,可得:由式(5)可知,飞轮的放电速率与转动惯量和转速相关。设低速飞轮转动惯量J将式(6)代入式(5),可得式中:dp设高速飞轮转动惯量J将式(8)代入式(5),可得:式中:dP比较式(7),(9)可得,高速飞轮更适用于抑制独立直流供电系统高频次的电压瞬态波动。3gtr高速车轮管理系统和工作方法3.1高速永磁电机及一体化转子结构实际上,根据转速的不同,飞轮储能分为两大类。一般情况下,额定转速在10000r·minGTR高速飞轮储能系统选用高速永磁电机及一体化转子结构,结构紧凑,大幅减小了系统体积,可以频繁充放电,充放电次数接近1000万次。磁轴承悬浮技术和真空腔可以有效地减少复合碳纤维转子在转动过程中的损耗和风阻,减少了系统机械能损耗、温升、振动及运行噪音。3.2高速叶轮持续运行能力高速飞轮储能系统在独立直流供电系统中平抑网压波动的工作流程,如图3所示。由上图可知,如果母线电压正常,则高速飞轮系统处在惯性保持环节状态,飞轮依靠惯性维持高速运转。如果母线电压发生波动,高速飞轮储能装置用作系统的功率补偿装置,快速恢复母线电压至稳定值。4gtr高速方向盘的充电实验此部分开展GTR高速飞轮储能系统在高速运转状态下的充放电实验。相关参数如下:飞轮电机为6对极结构,额定转速为36000r·min5gtr高速齿轮储能性能及优化方案储能是解决直流供电系统电压波动的最有效手段,推导了直流网压波动产生机理,深入分析了高速飞轮和低速飞轮在抑制直流网压波动时的动态特性差异,给出了