风储联合电站有功协调控制研究

发布时间：2020-04-08 06:54

【摘要】：大规模可再生能源的开发利用能有效缓解化石燃料紧缺和环境污染问题。为实现以风电为代表的可再生能源发电友好接入,需要通过调动储能参与的方法构建有功功率相对可控的联合发电系统。其中,电化学储能由于有功功率调节灵活、响应速度快且受环境约束较小得到了广泛应用。推动储能与可再生能源场站作为联合体参与电网运行优化,可实现提升风电消纳能力、为电网提供辅助服务等功能。本文结合我国大规模风电汇集地区弃风限电的实际情况,开展风储能联合电站有功协调控制研究,主要工作和成果如下:从风电波动性和随机性两方面开展风电运行特性分析。在风电波动性的研究中,归纳了风电功率波动计算的常见方法,统计得到多个分钟级时间尺度下风电波动的概率密度分布。研究表明,随着时间尺度的增加,风电波动概率分布呈现峰度降低,带宽增加的规律。在风电随机性的研究中,采用非参数核密度估计法分区间计算了风电预测误差的概率密度分布,并计算出风电预测功率在给定置信度下的置信区间,为后续研究中考虑风电预测误差提供参考。在风储联合电站发电指标跟踪研究中,提出兼顾发电指标跟踪效果与储能安全运行的两阶段有功功率控制策略并建立优化模型。日前阶段依据风电场预测功率进行发电指标初步分配,建立考虑风电区间预测误差的发电指标跟踪优化模型,采用改进粒子群算法进行求解;实时阶段在日前优化的基础上将实时的发电指标动态调整过程纳入考虑,并参考日前优化结果对储能的有功功率进行修正。最后采用对比分析的方法通过算例验证了该优化模型的有效性。算例表明,储能可以改善发电指标跟踪效果,提高发电指标利用率,促进风电消纳。相比于储能高充低放策略,本文的优化策略以放弃部分风电消纳空间、劣化部分跟踪效果为代价保证储能工作在正常区,避免了储能退出带来的安全问题。在考虑二次调频的风储联合电站有功控制研究中,以联合电站收益最大以及弃风电量最小为目标函数建立优化模型。考虑到参与二次调频辅助服务市场时储能为了响应调频信号,有功功率会发生频繁的变动,因此在优化模型中计及了储能等效寿命折损产生的费用。考虑到两个目标函数量纲和数量级方面的差异,采用多目标粒子群算法结合优劣解距离法对模型进行求解并筛选出最优值。算例表明,优化结果对风储联合电站次日有功功率安排和参与二次调频辅助服务市场的调频容量上报有指导意义。
【图文】：

风电,国风,电装,容量

具备建设风电的先天条件。如图 1-1，过去十余强劲，并网容量增长超过 100 倍。2011 年风电装机总容一，风电新增装机容量也常年保持世界首位。但是，受制和配套调峰机组建设，我国风电保持高速发展的同时却面的尴尬局面。2017 年全国总弃风量高达 419 亿千瓦时，3]。尤其是千万千瓦级大规模风电汇集的“三北”地区，电量的 98.71%，东北、华北、西北的弃风率更是分别高.17%。

策略,储能,控制策略,目标跟踪

电有优先全额接纳的能力，将风电预测功率作为跟踪目标具有合理性，，相关研究主要侧重于对控制策略的改进。几种常见策略及其优缺点总结于图 1-3，大体可分为只考虑当前充放电需求的当前控制策略，以及考虑未来时段储能需求的超前控制策略。前者在储能容量充足的情况下基本能满足跟踪要求，否则需要考虑使用后者。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM73

【参考文献】