考虑储能系统的可再生能源电站并网技术研究

发布时间：2020-05-29 00:27

【摘要】：电力系统(PGS)由发电厂输电系统和配电网组成,向国内地区提供商业,农业和工业供电。然而,在一些地区,区域之间的距离太远,导致广域的PGS工程难以落实。因此,采用较小的独立发电站向偏远地区供电,但这些地区无法接入PGS,因为将这些区域连接到PGS耗费很高。因此在这些地区,相关工程也难以开展。可再生能源(RES)是有价值的能源,它可以提供可持续的能源,零成本,清洁,不需要任何化石燃料供应,降低了温室气体的排放量。然而,RES的实用性需要有效的能量存储系统(ESS)来连续供电并在整个运行期间保持系统稳定性。aa压缩空气储能(CAES)是大规模PGS最有效的ESS技术之一,因为它具有安装简单,维护成本低,模块化结构和运行时间低等优点。先进的绝热压缩空气储能系统(AA-CAES)是一种为RES应用开发的传统CAES技术,它可以通过利用RES产生的多余电能或电力来消除传统CAES系统中额外燃料输入的使用。在非高峰时段从PGS储存空气并在需要时重新利用。a本文研究了 RES与ESS在PGS中的应用前景。选择苏丹的尼亚拉市作为可再生能源工厂。现有柴油发电厂(DPG)的电力供应由于燃料运输成本高而昂贵,而且燃料供应的不确定性会导致电力供应的可靠性低。a本文基于可再生能源的研究,完成了风机的建模和仿真,并将其用作研究涡轮机系统的性能评估。结果表明风速和涡轮叶片面积对增加风力涡轮机的发电量起着重要作用。a首先,使用AA-CAES集成的风电场(WF)的建模是为了在压缩和膨胀循环期间的热力学分析方面研究系统的行为和特性性能。结果表明,风速,最终储存压力和空气流量是增加压缩循环期间洞穴储能量和膨胀周期发电量以及改善系统效率的关键因素。a其次,由柴油发电(DPG),WF和CAES组成的系统优化问题已经转化为具有混合整数线性规划(MILP)的安全约束机组组合(SCUC)问题,旨在最大化发电量并最小化燃料消耗。选择了三种情景来确定装置的安放位置。在第一种情况下,假设系统中没有RES和CAES,负载需求仅由DPG提供,结果表明较便宜的机组始终致力于提供负载需求。在第二种情况下,RES添加到系统中,结果显示更昂贵的柴油机无法保证一直在调度电力,只有最便宜的装置在于RES协调调度电能,但由与RES的间歇性,客户的可靠性和电能质量有所降低。在第三种情况下,ESS和RES添加到系统中,通过存储能量并在需要时再次重新使用来平衡和维持系统稳定性,结果显示所有昂贵的柴油机组都没有发电,负载需求只由更便宜的机组,RES和CAES承担。a混合系统SCUC的组成包含DPG,WF,CAES和太阳能光伏(PV),结果表明,发电成本降低且系统的可靠性得到提高。a该模型采用MATLAB中实现,通过求解器CPLEX 12.7.0和GORUBI 8.0求解,最终结果实现了燃料的显著节省,碳排放降低明显,适用于备用电源系统和峰值整形,有助于电力系统管理和设计。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM73

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