融合风功率趋势预测信息的波动平滑控制研究
发布时间：2021-10-27 18:25
随着世界各国对能源安全和环境保护问题的重视,风力发电技术快速发展,装机容量不断增大。然而,风电功率具有显著的随机性与波动性,会给电网安全稳定运行和供电质量带来不可忽视的影响。提高风力发电系统并网功率的平稳性和可控性对于提高风资源利用率,践行绿色可持续发展战略具有重要意义。配置电池储能系统是平滑风电波动,提高其并网友好性的有效技术手段之一。但现有电池储能的经济性尚未满足规模化应用要求,因此,在保证储能系统作用效果的同时,通过改进控制方法提高储能利用率,进而降低储能配置要求具有光明的应用前景和巨大的经济价值。鉴于上述,本文以风功率波动平滑为应用目标,在梳理现有研究成果基础上,提出一种融合风功率预测信息的新型电池储能系统控制方法,显著降低储能容量配置要求;在此基础上,进一步设计了与之配合的电池能量管理策略,维持电池运行于合理状态从而保证其使用寿命;最后,探讨了电池储能系统实际运行特性对储能作用效果的影响,并设计了一种考虑电池详细特性的控制方法,充分挖掘电池储能应用潜力。具体来讲,本文研究工作主要包括:1、归纳了风储联合发电系统结构、利用储能平滑风电功率波动的基本原理、评价指标和储能配置方法;...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１风储联合系统结构??在ＢＥＳＳ的连接方式上，根据ＢＥＳＳ与风机连接方式的不同，ＢＥＳＳ可采用??
山东大学硕士学位论文??踪对应的反反向变化功率指令，则可实现储能充放电功率与风电波形功率的对消，??进而保证联合系统总并网功率平滑。??（Ｓ）??ＰＧ夸、祕―??尸Ｗ?，，尸Ｂ??ＢＥＳＳ?＾?Ｂ－ｏｒｄ?ｉＢＥＳ＾ｊ?ｉ??Ｃ……！??丰?Ｉ?Ｉ??图２－１风储联合系统结构??在ＢＥＳＳ的连接方式上，根据ＢＥＳＳ与风机连接方式的不同，ＢＥＳＳ可采用??两种配置方式［３９］。一是分布式配置，即为每台风机配置ＢＥＳＳ，可实现每台风机??输出功率平滑，进而平滑风电场整体输出功率；另外一种是集中配置，即在风电??场并网点处配置ＢＥＳＳ，直接对整个风电场并网功率进行平滑。两种配置方式的??拓扑结构如图２－２。由于集中配置相对于分布式配置有着更好的经济性和良好的??并网效果，且集中配置更好的适应于大容量风电场因此本文采用第二种配置??方式。??參??Ｕ丨储能＾置丨?／）??集中式??＾丨储能＾習．丨?卜篇??图２－２分布式、集中式储能配置方式??ＢＥＳＳ包括充电和放电两种状态，其状态的转换和充放电功率大小的调整由??图２－１中的ＢＥＳＳ控制器决定。ＢＥＳＳ控制器以原始风功率、联合系统功率平滑??目标及ＢＥＳＳ的实时状态为输入，实时计算充放电指令而发送给ＢＥＳＳ装置。??ＢＥＳＳ通过控制电力电子开关构成的接口电路跟踪控制器发出的充放电指令，功??率调整过程可采用如下一阶惯性环节描述：??（２－２）??ｌ?＋?７＞?＿??式中，ＰＢ＿ＯＴｄ为ＢＥＳＳ控制器下发的功率指令，ｒＢ为指令跟踪时间常数，ｓ为??９??
风速及风机模型构建得到。通常，风速可以由组合风速模型描述，??即由基本风Ｆ、阵风Ｆｇ、渐变风Ｒ和随机风Ｋ四个分量组成［４３］。其中，基本风??（即平均风速）可从相关气象数据库得到。??本文以美国国家航空航天局（ＮＡＳＡ）气象数据库为例，获取山东某地区１〇??年风速数据作为基本风和渐变风，进一步加入变化幅值较大的阵风和小幅变化的??随机风速，生成典型日风速数据。最后，结合风电机组功率特性曲线，可将风速??数据转化为风功率。当风电场额定功率为１００ＭＷ时，所生成的风功率典型曰曲??线如图２－３所示，后续分析主要基于该典型日数据。??：濟…ｉ??■５°?ＶＭ??０??１???＞?＞??〇?５００?１０００?１５００??ｔ－＇ｍｉｎ??图２－３风电场输出功率曲线??为分析风功率波动程度的大小，可采用傅里叶变换将时域曲线变换到频域，??基于频谱曲线分析构成信号的不同频率成分进行评估。离散信号傅里叶变换公式??间为：??Ｎ－ｌ?－ｊ—ｋｎ??＝?（２－４）??ｎ＝０??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]马尔可夫预测的多目标优化储能系统平抑风电场功率波动[J]. 任永峰,薛宇,云平平,韩俊飞,贾伟青. 电力系统自动化. 2020(06)
[2]储智科技 能动未来——“第一届中国储能学术论坛暨风光储创新技术大会（2019）”在华北电力大学举行[J]. 李鹏,葛洪川,陈一言,郝娜,董霖霖. 太阳能. 2019(08)
[3]基于改进HPPC锂离子电池内阻测试方法研究[J]. 韦海燕,钟腾云,潘海鸿,陈琳. 电源技术. 2019(08)
[4]蓄电池组防止过充电保护控制[J]. 宋江颂. 电气技术. 2018(07)
[5]2030年锂电池组成本可降至70美元/kWh[J]. 电源世界. 2018(04)
[6]储能电池平抑风功率波动策略[J]. 章竹耀,郭晓丽,张新松,吴大明. 电力系统保护与控制. 2017(03)
[7]光/储混合系统中的储能控制技术研究[J]. 雷鸣宇,杨子龙,王一波,许洪华. 电工技术学报. 2016(23)
[8]基于SOC反馈调节的储能平抑光伏功率应用[J]. 刘青,樊世通,付超,王慧,李春来. 电力系统及其自动化学报. 2016(09)
[9]储能技术融合分布式可再生能源的现状及发展趋势[J]. 李建林,马会萌,惠东. 电工技术学报. 2016(14)
[10]基于NASA观测数据的风电出力时空分布及波动特性分析[J]. 刘晓明,牛新生,张怡,曹本庆,施啸寒,张友泉,张杰,安鹏,汪湲. 山东大学学报(工学版). 2016(04)
硕士论文
[1]混合储能系统平抑风电场功率波动策略研究[D]. 郭林鑫.湖北工业大学 2019
[2]基于风功率预测平抑风电并网波动功率的研究[D]. 郭敏.山西大学 2018
[3]锂离子电池过充及过放电故障诊断研究[D]. 郑勇.长安大学 2016
[4]应用于平抑风电功率波动的多类型储能系统容量配置与协调控制研究[D]. 洪海生.浙江大学 2013
[5]混合储能系统控制策略与容量配置研究[D]. 谢石骁.浙江大学 2012
本文编号：3462125
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１风储联合系统结构??在ＢＥＳＳ的连接方式上，根据ＢＥＳＳ与风机连接方式的不同，ＢＥＳＳ可采用??
山东大学硕士学位论文??踪对应的反反向变化功率指令，则可实现储能充放电功率与风电波形功率的对消，??进而保证联合系统总并网功率平滑。??（Ｓ）??ＰＧ夸、祕―??尸Ｗ?，，尸Ｂ??ＢＥＳＳ?＾?Ｂ－ｏｒｄ?ｉＢＥＳ＾ｊ?ｉ??Ｃ……！??丰?Ｉ?Ｉ??图２－１风储联合系统结构??在ＢＥＳＳ的连接方式上，根据ＢＥＳＳ与风机连接方式的不同，ＢＥＳＳ可采用??两种配置方式［３９］。一是分布式配置，即为每台风机配置ＢＥＳＳ，可实现每台风机??输出功率平滑，进而平滑风电场整体输出功率；另外一种是集中配置，即在风电??场并网点处配置ＢＥＳＳ，直接对整个风电场并网功率进行平滑。两种配置方式的??拓扑结构如图２－２。由于集中配置相对于分布式配置有着更好的经济性和良好的??并网效果，且集中配置更好的适应于大容量风电场因此本文采用第二种配置??方式。??參??Ｕ丨储能＾置丨?／）??集中式??＾丨储能＾習．丨?卜篇??图２－２分布式、集中式储能配置方式??ＢＥＳＳ包括充电和放电两种状态，其状态的转换和充放电功率大小的调整由??图２－１中的ＢＥＳＳ控制器决定。ＢＥＳＳ控制器以原始风功率、联合系统功率平滑??目标及ＢＥＳＳ的实时状态为输入，实时计算充放电指令而发送给ＢＥＳＳ装置。??ＢＥＳＳ通过控制电力电子开关构成的接口电路跟踪控制器发出的充放电指令，功??率调整过程可采用如下一阶惯性环节描述：??（２－２）??ｌ?＋?７＞?＿??式中，ＰＢ＿ＯＴｄ为ＢＥＳＳ控制器下发的功率指令，ｒＢ为指令跟踪时间常数，ｓ为??９??
风速及风机模型构建得到。通常，风速可以由组合风速模型描述，??即由基本风Ｆ、阵风Ｆｇ、渐变风Ｒ和随机风Ｋ四个分量组成［４３］。其中，基本风??（即平均风速）可从相关气象数据库得到。??本文以美国国家航空航天局（ＮＡＳＡ）气象数据库为例，获取山东某地区１〇??年风速数据作为基本风和渐变风，进一步加入变化幅值较大的阵风和小幅变化的??随机风速，生成典型日风速数据。最后，结合风电机组功率特性曲线，可将风速??数据转化为风功率。当风电场额定功率为１００ＭＷ时，所生成的风功率典型曰曲??线如图２－３所示，后续分析主要基于该典型日数据。??：濟…ｉ??■５°?ＶＭ??０??１???＞?＞??〇?５００?１０００?１５００??ｔ－＇ｍｉｎ??图２－３风电场输出功率曲线??为分析风功率波动程度的大小，可采用傅里叶变换将时域曲线变换到频域，??基于频谱曲线分析构成信号的不同频率成分进行评估。离散信号傅里叶变换公式??间为：??Ｎ－ｌ?－ｊ—ｋｎ??＝?（２－４）??ｎ＝０??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]马尔可夫预测的多目标优化储能系统平抑风电场功率波动[J]. 任永峰,薛宇,云平平,韩俊飞,贾伟青. 电力系统自动化. 2020(06)
[2]储智科技 能动未来——“第一届中国储能学术论坛暨风光储创新技术大会（2019）”在华北电力大学举行[J]. 李鹏,葛洪川,陈一言,郝娜,董霖霖. 太阳能. 2019(08)
[3]基于改进HPPC锂离子电池内阻测试方法研究[J]. 韦海燕,钟腾云,潘海鸿,陈琳. 电源技术. 2019(08)
[4]蓄电池组防止过充电保护控制[J]. 宋江颂. 电气技术. 2018(07)
[5]2030年锂电池组成本可降至70美元/kWh[J]. 电源世界. 2018(04)
[6]储能电池平抑风功率波动策略[J]. 章竹耀,郭晓丽,张新松,吴大明. 电力系统保护与控制. 2017(03)
[7]光/储混合系统中的储能控制技术研究[J]. 雷鸣宇,杨子龙,王一波,许洪华. 电工技术学报. 2016(23)
[8]基于SOC反馈调节的储能平抑光伏功率应用[J]. 刘青,樊世通,付超,王慧,李春来. 电力系统及其自动化学报. 2016(09)
[9]储能技术融合分布式可再生能源的现状及发展趋势[J]. 李建林,马会萌,惠东. 电工技术学报. 2016(14)
[10]基于NASA观测数据的风电出力时空分布及波动特性分析[J]. 刘晓明,牛新生,张怡,曹本庆,施啸寒,张友泉,张杰,安鹏,汪湲. 山东大学学报(工学版). 2016(04)
硕士论文
[1]混合储能系统平抑风电场功率波动策略研究[D]. 郭林鑫.湖北工业大学 2019
[2]基于风功率预测平抑风电并网波动功率的研究[D]. 郭敏.山西大学 2018
[3]锂离子电池过充及过放电故障诊断研究[D]. 郑勇.长安大学 2016
[4]应用于平抑风电功率波动的多类型储能系统容量配置与协调控制研究[D]. 洪海生.浙江大学 2013
[5]混合储能系统控制策略与容量配置研究[D]. 谢石骁.浙江大学 2012
本文编号：3462125
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