储能系统平抑风电功率波动的研究

发布时间：2017-11-01 00:22

  本文关键词：储能系统平抑风电功率波动的研究

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【摘要】：随着全球能源和环境问题的日益突出,风能作为一种清洁的可再生能源,其全球蕴藏量极为丰富,大力发展风力发电可以缓解全球能源紧张和环境污染等问题。然而,风资源的随机性和波动性导致风电输出功率具有不确定性,不确定的风电并入电网会产生较大的冲击,对电网的安全性和稳定性带来不利影响。一旦风电功率的波动超出了电网所能承受的范围,就会对电力系统造成严重的破坏。储能技术的快速发展打破了传统电力系统电源-负荷实时平衡的状况,为风电场配备一定容量的储能系统能够适时平抑风电功率的波动,使输出功率满足一定指标。本文主要研究以下内容：(1)研究总结了目前储能技术的分类及特点,构建了储能外特性模型,并分析了储能装置寿命估计及其容量计算的方法；分析了分布式和集中式两种风电场储能系统配置方案,并总结比较了它们各自的特点。(2)针对风电的随机性和波动性,以减小风电场并网对电力系统不利影响、降低储能容量和成本为目的,提出了一种基于动态波动系数的风电波动平抑控制策略。定义了反映储能系统平抑风电波动效果的波动系数,建立了以波动系数为优化变量,以风电实际功率和并网功率的差值最小为目标,以并网功率波动要求为约束的优化模型；然后设计了基于滑动窗口的遗传算法求解方案,优化求得动态波动系数及平抑目标功率。(3)基于蓄电池和超级电容器组成的混合储能系统,提出一种以优化蓄电池工作状态为原则,以系统收益最大化为目标的混合储能功率分配策略。基于该功率分配策略分析了系统整体的经济性,建立了以综合净收益最大为优化目标,以储能装置功率、容量及荷电状态为约束条件的优化配置模型,运用加入精英策略的遗传算法对实例进行了计算,验证了该策略、模型以及算法的正确性和有效性。
【关键词】：风力发电 储能系统 平抑控制 优化配置 功率分配
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM614;TK02
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题背景及意义9
• 1.2 风力技术的发展及面临的问题9-12
• 1.2.1 风力发电发展现状9-11
• 1.2.2 风电存在的问题11-12
• 1.3 储能系统研究现状12-16
• 1.3.1 储能系统在风电场的应用研究12-15
• 1.3.2 储能系统容量优化研究现状15-16
• 1.4 本文主要研究内容16-18
• 第2章 风力发电及储能技术18-31
• 2.1 风力发电18-21
• 2.1.1 风力发电基本原理18-19
• 2.1.2 风力发电系统的功率模型及分析19-21
• 2.2 储能技术21-28
• 2.2.1 储能分类及特点21-23
• 2.2.2 储能技术的作用23-24
• 2.2.3 储能系统荷电状态估计24-26
• 2.2.4 储能装置容量计算26-27
• 2.2.5 储能系统寿命估计27-28
• 2.3 风电场中储能系统的配置方式28-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 基于动态波动系数的风电平抑目标功率计算31-39
• 3.1 基于动态波动系数的控制策略31-32
• 3.2 优化模型的建立32-33
• 3.2.1 目标函数32
• 3.2.2 约束条件32-33
• 3.3 基于滑动窗口的遗传算法求解步骤33-34
• 3.4 算例分析34-38
• 3.4.1 采用动态波动系数的控制策略分析34-37
• 3.4.2 与其他控制策略的性能对比37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 混合储能系统功率分配及容量配置39-51
• 4.1 蓄电池-超级电容器混合储能系统39-43
• 4.1.1 蓄电池特点及等效电路模型39-41
• 4.1.2 超级电容器特点及等效电路模型41-42
• 4.1.3 混合储能系统结构42-43
• 4.2 限值管理和蓄电池状态修正43-45
• 4.2.1 限值管理43-44
• 4.2.2 蓄电池状态修正44-45
• 4.3 容量配置模型的建立45-46
• 4.3.1 目标函数45-46
• 4.3.2 约束条件46
• 4.4 算例分析46-50
• 4.4.1 加入蓄电池状态修正前后对比48-49
• 4.4.2 与单一储能方式对比49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第5章 结论与展望51-53
• 5.1 结论51-52
• 5.2 展望52-53
• 参考文献53-57
• 攻读硕士学位期间发表的论文57-58
• 致谢58

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