《基於高頻隔離和公共直流母線的電池儲能電網接入系統》是依託清華大學，由宋強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於高頻隔離和公共直流母線的電池儲能電網接入系統
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：宋強
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
各種先進的大容量電池技術的發展為電力系統大容量電池儲能系統的廣泛套用提供了基礎。能量轉換系統（PCS）是實現電池組充放電管理和電網接入的重要組成部分。傳統的工頻隔離升壓方式的PCS在占地、效率和可擴展性等方面都存在較大的困難，也是限制大容量儲能系統套用的一個瓶頸。申請者針對大容量城網儲能系統的發展趨勢，提出以高頻DC/DC隔離雙向變換單元作為直流電池組的接口電路，以鏈式多電平變流器作為交流側電網接入電路，研究新型的高功率密度和高效率的大容量電池儲能PCS裝置，對其拓撲結構、控制技術和套用方式進行研究。在此基礎上進一步研究基於直流母線的靈活可擴的電池儲能系統構成方式，將儲能電池、直流負荷、敏感負載供電、可再生能源等納入到一個靈活可擴的廣義儲能系統當中。在節約型、低能耗的可持續發展模式要求下，以及大都市占地資源日益緊張的情況下，本項目的研究內容將為下一代大容量PCS 的發展提供一個新的方向。
結題摘要
針對大容量城網儲能系統的發展趨勢，以高頻隔離雙向DC/DC變換單元和鏈式多電平變流器作為核心電路，從拓撲結構、基本特性、控制和管理策略、硬體設計和實現四個方面展開了全面研究。 在拓撲結構的研究中，提出了一種新型Z源IBDC電路代替傳統的IBDC電路；在此基礎上，提出了依託不間斷電源的智慧型功率轉換系統概念。在基本特性的研究中，指出了國際上關於DPS原理傳輸功率特性的錯誤結論，提出DPS原理與傳統SPS原理的最大傳輸功率能力相同；並且校正了開關和傳輸功率特性，提出在實際工作中，還存在電壓極性反轉、電壓暫落以及相位漂移等現象。在控制和管理策略的研究中，提出了擴展移相（EPS）控制方法；給出了效率和電流應力最優模型算法，提出了最優開關策略；並在系統層面提出了分層和分散式控制管理體系和分散邏輯控制策略。在硬體設計和實現的研究中，首次完成了基於Si和SiC功率器件的IBDC和高頻隔離PCS的套用特性實驗對比；給出了安全工作區的定義，提出了PCS的統一離散化設計策略；在此基礎上，完成了基於SiC功率器件的整個電池儲能PCS的硬體最佳化設計和實現，並給出了高頻隔離PCS設計和實現的一般化流程和建議。 本項目完成了研究計畫，取得了一系列創新性成果，推動了基於高頻隔離和公共直流母線的電池儲能系統的實際套用。三年來，已發表科技論文14篇，另有2篇已錄用文章。其中，在國際頂級SCI期刊《IEEE Trans. Power Electronics》和《IEEE Trans. Industrial Electronics》上發表（或錄用）論文10篇，國內頂級EI期刊《中國電機工程學報》和《電力系統自動化》上發表論文3篇，國際頂級會議《Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society》上發表論文1篇；申請中國發明專利3項。在本項目的支持下，共支持研究生參加國際和國內會議2次；共培養研究生6名。
