储能电池用于改善电力系统暂态稳定的研究

发布时间：2017-04-15 01:21

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【摘要】：进入21世纪以来,各国电网规模不断发展壮大,以风电、光伏发电为代表的清洁能源发电渗透率逐步上升,大互联电网的结构复杂性日益增强,电网的可靠性、稳定性和电能质量不断受到冲击,电力系统的安全稳定运行面临巨大挑战,电力系统的暂态稳定问题日益突出。储能技术为改善电力系统的暂态稳定性提供了新的契机。电化学电池等储能电源具有快速精确的功率跟踪能力,能够为电网提供瞬时和短时的功率支持,具备的有功、无功综合调节能力使其成为改善电力系统暂态稳定的有效手段。本文在电化学电池储能用于改善电力系统暂态稳定的选型、暂态稳定评估、控制策略、暂态建模及应用方面展开研究。首先,针对现有暂态稳定控制存在的问题对比分析了储能电源具有的优势。从技术指标和经济指标两个方面构建了选型适用性综合评价指标体系；运用主观赋权法原理,对各技术指标和经济指标进行权重分配；对各类储能电源进行选型综合评价,根据综合评价结果选出适用于暂态稳定应用的储能电源类型。其次,基于支路暂态势能函数,提出了一种基于机组单元相对暂态势能的电力系统暂态功角稳定判别评估方法,定义了机组单元暂态稳定性判别指标和发电机暂态稳定度指标,通过NEW-ENGLAND 10机39节点系统仿真验证该方法能快速、准确的判别系统的暂态功角稳定性和失稳分群模式。针对含储能电池的单机无穷大系统,从理论上分析了储能电池提高系统稳定性的机理；分析了储能电池不同接入位置的影响效果,得出储能电池接在发电机侧效果更好的结论。最后,研究了储能电池的控制策略和暂态建模及应用效果。利用等面积准则和支路暂态势能函数,提出了一种基于临界支路暂态势能控制的储能电池控制策略,并提取了储能电池的功率控制信号。针对储能电池动态建模存在的不足,构建了考虑储能电池本体和逆变器控制系统综合作用的储能电池并网控制模型,并在PSASP中建立了相应的仿真模型。利用单机无穷大系统仿真验证了储能电池控制策略和暂态模型的有效性和适用性,并对比了储能电池不同接入位置及不同功率限制的影响效果。通过NEW-ENGLAND 10机39节点系统的仿真,对比分析了储能电池集中配置和分散配置的应用效果,得出分散配置效果更好的结论。
【关键词】：电力系统 暂态稳定 储能电池 稳定评估 控制策略 储能暂态模型
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM912;TM712
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-24
• 1.1 课题的研究背景及意义10-11
• 1.2 储能技术11-20
• 1.2.1 储能技术分类及其基本特点12-16
• 1.2.2 储能技术在现代电力系统中的应用16-20
• 1.3 储能电源用于改善电力系统暂态稳定的研究现状20-22
• 1.4 本文的研究思路和主要内容及章节安排22-24
• 第2章 面向暂态稳定的储能电源选型24-32
• 2.1 电力系统暂态稳定概述24-26
• 2.1.1 电力系统暂态稳定的定义和分类24-25
• 2.1.2 电力系统暂态稳定分析方法25-26
• 2.2 电力系统暂态稳定控制26-27
• 2.3 储能电源用于改善电力系统暂态稳定的优势27-28
• 2.3.1 电力系统暂态稳定控制存在的不足27-28
• 2.3.2 储能电源具有的优势28
• 2.4 面向暂态稳定的储能电源选型28-31
• 2.4.1 适用性综合评价指标体系28-30
• 2.4.2 基于主观赋权法的选型综合评价30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 面向暂态稳定的储能电池模型及稳定性评估32-49
• 3.1 储能系统基本组成及功能32-33
• 3.2 面向系统稳定的储能电池动态模型33-37
• 3.2.1 储能电池动态模型33-36
• 3.2.2 储能电池动态模型用于暂态稳定研究存在的问题36-37
• 3.3 基于机组单元相对暂态势能的暂态稳定判别评估37-48
• 3.3.1 基于轨迹的支路暂态势能函数37-40
• 3.3.2 基于机组单元相对暂态势能的暂态稳定判别评估40-43
• 3.3.3 算例分析43-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第4章 储能电池改善电力系统暂态稳定的应用研究49-69
• 4.1 储能电池改善系统稳定性的机理49-53
• 4.2 储能电池改善电力系统暂态稳定的控制策略53-57
• 4.2.1 基于临界支路暂态势能控制的储能电池控制策略53-55
• 4.2.2 储能电池功率控制信号的选取55-57
• 4.3 基于PSASP的储能电池暂态建模57-63
• 4.3.1 PSASP用户自定义建模概述57-58
• 4.3.2 储能电池并网控制模型58-59
• 4.3.3 储能电池暂态建模59-61
• 4.3.4 储能电池PSASP暂态模型61-63
• 4.4 模型验证仿真分析63-65
• 4.4.1 控制策略及暂态模型有效性验证63-64
• 4.4.2 不同接入位置及不同功率限制的影响效果64-65
• 4.5 算例仿真分析65-68
• 4.5.1 单一集中配置储能电池仿真分析65-67
• 4.5.2 分散配置储能电池对比分析67-68
• 4.6 本章小结68-69
• 结论与展望69-71
• 本文的主要研究内容和成果69-70
• 后续工作展望70-71
• 参考文献71-77
• 致谢77-78
• 附录A 附图78-80
• 附录B 攻读学位期间所发表的学术成果目录80-81
• 附录C 攻读学位期间参与的科研项目81

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本文编号：307298