直流微电网的能量管理研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1课题研究背景

能源是人类生存和社会发展的重要物质基础。能源的大量使用促进了世界经济的极大繁荣,也创造了人类历史上空前的文明。随着经济的不断发展，能源需求量也随之不断增加，然而，不可再生能源如煤炭、石油、天然气等储量有限。另外，这些能源在使用的同时所带来的严重环境问题也不容小觑。面对如此现状，加强对清洁高效可再生能源的开发利用将会是解决未来世纪能源问题的主要出路之一。

此类可再生能源主要包括太阳能、风能、海洋能等，它们的储量丰富、对环境的影响小、分布广，有利于小规模分散利用。但是由于输出功率具有不稳定性和不可持续性，能量密度比较低以及成本较高等因素，限制了对其的开发应用[1]。因此，如何有效利用新能源成了亟待解决的问题。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容

第1章通过展现能量使用现状来引出微电网研究的必要性，并分析了直流微电网的优点，另外阐述了直流微电网控制及能量管理策略的国内外研究现状，最后概要地介绍了本课题的主要内容。

第2章结合对光伏发电的理解，通过分析光伏电池的基本原理和特性，建立光伏电池的模型并仿真验证其输出特性，并选用Boost电路实现光伏电池最大功率跟踪（MPPT）控制。

第3章通过对蓄电池的原理研究和特性分析，建立仿真模型，选择Buck-boost电路结合荷电状态以及母线电压值的判断来实现对蓄电池在系统不同运行模式下充放电控制策略研究。

第4章研究并利用一种直流微电网在不同运行模式下的直流母线稳压控制策略，搭建相应的光伏混合储能系统加以验证。

第5章采用一种能量管理策略，对建立的光伏混合储能系统中各子系统的控制和管理策略，实现微电网系统的稳定控制，并利用第四章的模型对其进行仿真验证。

2.2研究目标

本论文旨在通过一种能量管理策略，使光伏混合储能系统在不同的运行模式下，达到直流母线电压的稳定控制的目的。

2.3拟采用的技术方案及措施

本研究拟通过理论分析和模拟实验相结合的方法，完成直流微电网系统的在不同运行模式下保持直流母线电压稳定的能量管理策略研究。光伏混合储能直流微电网的简化模型如下图2-1所示。

图2-1光伏混合储能直流微电网简化模型

第一是对光伏、蓄电池，DC/DC单向和双向的电路拓扑结构分析，了解光伏发电的输出特性、蓄电池充放电模式转换。其中DC/DC单、双向拓扑结构如下图2-2所示。

图2-2（a）DC/DCboost电路

第二，了解影响系统的母线电压的因素。通过光伏系统和蓄电池充放电系统之间的配合，利用下垂控制实现在不同运行模式下直流母线电压的稳定控制。其中光伏微源的控制结构图如图2-3所示，蓄电池的控制结构图如图2-4所示。

图2-3光伏微源的控制结构图

图2-4蓄电池的控制结构图

3. 研究计划与安排

（1）详细分析直流微电网关键技术与问题：1-3周；

（2）翻译不少于2万字符的英文文献：第4周

（3）使用matlab/simulink软件搭建直流微电网系统模型：5-9周

4. 参考文献（12篇以上）

[1]雷鹏娟．直流微电网的能量管理研究[d]．燕山大学硕士学位论文．2013.

[2]鲁宗相，王彩霞，闵勇等．智能微电网研究综述[j]．电力系统自动化．2007,31(19):100-106.

[3]池海涛，吴俊宏，艾芊．含储能装置的直流微电网控制系统研究[j]．低压电器，2009．