基于混合储能的风储调频控制研究

发布时间：2020-06-08 14:11

【摘要】：在可持续发展的能源战略下,风能作为可再生清洁能源得到大力发展。大量的风电机组并入电网,意味着未来电力系统中原有的部分常规发电机退出运行,系统频率的调节能力受到影响。因此,如何提高风电系统自身的调频能力,使其像常规发电机一样能够为电网提供调频辅助成为研究的热点。本文首先对双馈风力发电机(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)以及包含超级电容与蓄电池的混合储能系统(Hybrid Energy Storage System,HESS)进行建模。深入分析了双馈风力发电机各模块的数学模型,研究了其最大功率点追踪(the Maximum Power Point Tracking,MPPT)原理,以及转子侧变流器和网侧变流器的解耦控制方法;同时,研究了蓄电池与超级电容的数学模型,并采用恒功率充放电控制储能单元,为后续的研究工作的开展奠定了基础。其次对双馈风力发电机与储能单元的调频方法进行研究。研究了风电渗透率对电力系统频率调节的影响,采用虚拟惯性控制及桨距角控制方法使双馈风电机参与调频,通过仿真验证了虚拟惯性控制参与系统调频的有效性,并分析了虚拟惯性环节的控制参数对风电机调频的影响;对储能单元提出采用P-f下垂控制参与系统调频的策略,通过仿真表明了储能单元参与调频的有效性。最后针对双馈风力发电机与储能单元调频特性提出了全风速下风储联合的调频控制策略。首先分析了双馈风电机在不同风速下采用虚拟惯性调频的有功出力,并设计了高风速下采用虚拟惯性控制与桨距角控制的组合调频控制方法,对储能系统提出优先采用超级电容参与调频的控制策略,然后根据风速的不同以及频率偏差的正负采用不同的风储调频组合,仿真结果表明所提出的全风速调频策略是有效的。
【图文】：

装机容量,全球,风机

课题研究背景风力发展及应用现状着世界资源的短缺、化石能源的衰竭，可再生能源因其清洁、绿色、及可再生的特点受到世界各国能源市场的关注，其中风能作为一个发为成熟的新型能源，近年来装机容量增长十分迅速，在可再生能源市重要地位[1]。力发电技术是现代发展较为成熟的可再生清洁能源发电技术，世界最发电机可追溯到 19 世纪末，在 20 世纪 90 年代丹麦建造了一台小功率机[2]，但当时所建造的风力发电机的容量以及风能利用率都较小。自此电技术开始发展。据全球风能理事会发布的《2016 年全球风电装机统计》中的数据显示至 2016 年全球的风电装机容量如图 1.1 所示[3]。

国风,电装,容量

图 1.2 2000-2016 年中国风电装机容量上图可看出我国风电机的装机总量从 2008 开始迅速发展，，从 2000 年年我国新增的风机容量一直处于正比增长状态，近几年的新增装机容量，2011 年、2013 年、2016 年我国风机新增装机容量都位居世界第一，国的风力发电已占据国际重要地位。根据 2008 提出的规划，预计在 20风电网基地要具备的总装机容量达到 1.38 亿 kW[4]。由此可看出风电在力市场中将持续发展，但同时风电并网所带来的问题也需要逐步解决。前，根据功率调节方式的不同，风力机可分为三种类型，分别为：定、变桨距、主动失速[5]。定桨距失速风力机与其他两种类型的风力机不桨叶迎风角是固定的，即当风速发生改变时，迎风角仍是固定的，当风额定风速时，需要依靠桨叶的气动特性自动失速，从而降低风电机的输功率，这导致风能不能够很好的利用。变桨距风力机桨叶的迎风角都可风速的变化，当风速未达到额定风速时，将叶片保持在最佳攻的位置，取最大风能，当风速超过额定风速时，通过减小叶片攻角来减小输出的
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM614

【参考文献】