电池储能应用于大规模风电并网系统辅助调频的需求评估

发布时间：2017-09-29 22:00

  本文关键词：电池储能应用于大规模风电并网系统辅助调频的需求评估

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【摘要】：21世纪以来,受政策和技术的双重驱动,风电作为一种清洁的可再生能源在我国得到迅猛发展。然而,风电因其波动性和不确定性,大规模并网将会对电网的安全稳定运行带来挑战。随着风电并网规模的逐渐扩大,电网调峰、调频难度增加,同时也增大了电网对旋转备用容量的需求,降低了电网的发电利用效率。储能系统作为一种拥有灵活时间尺度的电源,具有动态吸收能量并适时释放的特点,作为辅助设备配合风力发电,可改善风电场输出功率的可控性,提升稳定水平,为有效解决风电波动对系统稳定运行问题提供了可能,并成为风电行业发展过程中的研究热点。本文以风电特征、电网特性和储能特性的分析为基础,借鉴目前调频市场经济评估的相关原理与方法,研究大规模风电并网情况下,储能系统作为辅助调频手段的需求评估问题。主要研究内容如下：1.利用张北风电场的风电历史数据,构建了一套风电功率在时、频域上的特征指标体系,用以评估风电样本的波动特性。同时通过选取相应的滤波方法提取适于评价并网风电波动的风电波动量。最后构建并网电力系统的仿真模型,并对其调频理论做出分析,从理论上阐述风电波动量对系统频率的影响并结合仿真进行量化表示。2.构建储能电源参与调频的仿真模型。仿真分析风电并网环境下,储能电源参与一次调频后电网频率波动特征。同时也构建了储能电源的容量配置通用方法,通过计算并对比有、无储能参与调频情况下的传统机组的调频容量需求,从而论证大规模风电并网条件下,储能电源参与电网调频的技术必要性。3.构建储能电源在调频应用场景下的全寿命周期下的经济模型,同时,为优化储能在满足弥补电网频率偏差下的功率偏差时实现的效益净现值,对储能电源合理控制充放动作,从经济角度分析储能电源参与电网快速调频的可行性。4.根据储能参与大规模风电并网的技术必要性和经济可行性的相关研究内容,基于MATLAB/GUI平台开发了相应的软件,以实现研究内容的图形、数据结果的可视化。
【关键词】：风电并网 储能技术 调频 经济模型 容量配置 需求评估
【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】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题研究背景与意义10-11
• 1.2 风电并网的调频问题及其研究现状11-13
• 1.2.1 风电波动特征的研究现状12
• 1.2.2 风电并网对电网频率影响的研究现状12-13
• 1.3 储能参与辅助调频的研究现状13-18
• 1.3.1 储能技术概况13-16
• 1.3.2 储能参与风电并网调频的技术研究现状16-17
• 1.3.3 储能参与风电并网调频的经济评估现状17-18
• 1.4 本文的主要研究内容18-20
• 第2章 风电波动对并网系统频率的影响分析20-35
• 2.1 风电波动特征指标提取20-24
• 2.1.1 风电波动量提取21-23
• 2.1.2 指标定义23-24
• 2.2 风电对电网频率影响24-33
• 2.2.1 系统调频模型及其理论分析24-26
• 2.2.2 不同风事件对系统频率影响26-30
• 2.2.3 “综合负荷波动”对系统频率的影响30-33
• 2.3 本章小结33-35
• 第3章 储能系统应用于调频的技术必要性分析35-41
• 3.1 储能参与辅助调频的模型建立35-36
• 3.2 储能参与调频对系统频率的影响36-40
• 3.2.1 储能参与频率调整36-38
• 3.2.2 电池储能的运行情况38-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第4章 储能电源参与电网调频的经济可行性分析41-50
• 4.1 储能参与调频的经济分析方法41-44
• 4.1.1 储能参与辅助调频的成本模型41-43
• 4.1.2 储能参与辅助调频的效益模型43-44
• 4.2 储能参与调频的经济优化控制策略44-48
• 4.2.1 储能在调频死区内额外充放电策略44-45
• 4.2.2 仿真分析45-48
• 4.3 本章小结48-50
• 第5章 储能电源参与电网调频的软件开发50-65
• 5.1 开发环境及设计目标50-51
• 5.1.1 开发工具和平台50
• 5.1.2 软件设计目标50-51
• 5.2 系统软件的架构与功能模块51-63
• 5.2.1 软件构架51
• 5.2.2 软件界面展示及功能说明51-63
• 5.3 本章小结63-65
• 总结与展望65-67
• 参考文献67-73
• 致谢73-74
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术成果目录74-75
• 附录B 攻读学位期间参与的科研项目75

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本文编号：944426