大规模储能参与清洁能源电网调频的优化配置

发布时间：2020-05-08 10:29

【摘要】：在严峻的环保形式和石化能源危机的压力下,高渗透率的清洁能源电网建设已成为世界各国电网主流趋势。由于大部分清洁能源电源出力具有随机性的特点,对电力系统电能质量三大指标之一的频率影响更大。大规模储能系统接入电网是解决此类问题的最佳选择之一。因此,研究大规模储能系统参与清洁能源电网调频具有重要且紧迫的实际意义。本文首先针对各种类型储能的特点及适用工况进行研究,选取超级电容器和全钒液流电池作为参与电力系统调频的储能系统电源。分别建立了适用于储能参与调频静态研究的改进的全钒液流电池等效电路模型,和改进的二阶阻容超级电容器等效电路模型。其次对复合储能系统并网结构、并网方式进行研究。分别对储能接入方式、变流器、电压型滤波器进行选型,并分别讨论其参数计算方法。为了实现大规模复合储能系统参与电力系统调频的任务,本文使用虚拟同步机技术对并网变流器进行控制,并在MATL AB/simulink搭建模型,仿真分析,验证其方法可行性。并与传统下垂控制模式进行对比,验证了在调频响应时间、爬坡率、有功出力、荷电状态及储能电量方面,使用虚拟同步机的方法进行储能调频,各项指标都具有明显优势。最后本文对复合储能系统的额定功率、额定容量的计算方法进行总结,给出一般复合储能容量配置方法。然后根据复合储能系统的调频效果和综合经济性两项指标,建立目标函数,以荷电状态和最小负荷需求功率为约束条件,并通过改进的粒子群算法得到综合最佳方案,并在该方案下进行复合储能容量配置。最后通过算例对该方法进行检验,并得出调频效果最佳和综合经济性最好,两者综合最佳的复合储能系统参与清洁能源电网调频的容量配置方案。
【图文】：

装机功率,储能

时间 /年图1.1各国储能装机功率Fig. 1.1 National energy storage installed power根据目前世界形势来看，调频是储能的主要应用之一。储能电源系统在新能域有着极其重要的作用，它可以储存并释放出电能，以此降低新能源电力系性，使其辅助电力系统调频[12]。根据相关行业机构统计，2016 年、2017 年，储能项目中，调频应用占比分别为 41%、50%。储能系统在电力系统中具有重要的应用价值，深入研究储能电源加入后的电论和相关的技术应用是非常必要的，并且可以为以后的储能电源在调频辅助用打下基础。研究现状1 大规模储能参与清洁能源电网调频的可行性与优势在实际的电力系统运行中，频率随着原动机的功率和负荷的变化而变化，这

清洁能源,电网,渗透率

洁能源比例越大，调频需求电量越多。平均调频需求电量/MW清洁能源渗透量 /MW图1.2 电网调频任务与清洁能源渗透率关系Fig. 1.2 Relationship between grid frequency modulation tasks and clean energy penetration风电、光伏等清洁能源在电网中装机容量达到一定比例时可能会造成电力系统频率发生偏差，甚至会发生频率越限，危害电网运行安全[18]。储能系统具有快速响应、精确跟踪的特点，在电网调频领域应用备受业界关注[19-20]。近年来迅猛发展调频辅助服务是全球规模化储能示范项目开展最多的三个应用领域之一[21]。同时储能在电网调频辅助服务领域应用也最为接近商业化运营[22]。浮充电状态相比于完全充电状态有巨大优势，一方面是可以延长储能的使用寿命，另一方面也节约了调频成本。频率波动的情况使得储能电源刚好满足浮充电状态，延长了电源寿命，降低了成本。传统的调频系统对信号的响应不及时，，这就要求电网增
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM73

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