风电场的储能配置与日前出力计划上报策略研究

发布时间：2020-08-21 07:30

【摘要】：随着人类生产生活对能源需求的增大,仅靠传统能源已不能够支撑社会的生存发展,加快转变能源利用方式,优化能源结构是应对能源之困、解决环境污染问题的优选之策。而风力发电作为最具商业化发展前景的成熟技术和新兴产业,吸引了许多国家和地区的关注。但是,由于风电的能量密度小、间歇性、随机性、不稳定性等特点,使得大规模风电并网会给电力系统的安全和稳定性方面带来一系列的影响。储能由于其动态快速吸收能量并适时释放的特点,可以有效弥补风电的缺点,减轻风电并网对电力系统的不利影响,提高风电的并网能力。目前广泛应用的储能系统中,电化学储能和超级电容储能组成的混合储能系统,可以充分发挥能量型储能和功率型储能的优势,非常适合在风电场中应用。但是储能容量的大小不容忽视,容量配置过大导致成本过高,造成经济浪费;容量配置过小,对风电的平抑效果不明显。另外,在已配置储能的风场中,如何经济合理地让储能参与风电场运行也是一个重要问题。因此,风储联合运行的关键之处就在于配置合理的储能容量并通过恰当的运行策略来减少风电并网对电网所造成的负面影响。在此研究背景下,本文从风电参与电力系统调度出发,利用混合储能系统平抑风电功率波动,选择合适的分频策略为风电场配置合理容量的储能系统;在日前出力计划上报策略优化中,在旋转备用市场机制以及储能参与下,建立了风电场的随机场景日前收益模型,在风电场经济性最优的条件下确定了风电场日前计划出力上报值。本文的主要工作如下:(1)讨论了蓄电池寿命的影响因素,总结了基于经验的蓄电池寿命预测方法,建立了蓄电池和超级电容的充放电和运行寿命计算模型,为后续储能容量的配置模型的建立奠定了基础。(2)针对利用混合储能吸收风电场中的功率波动问题,基于小波包分解法,对功率波动进行了分频处理,并考虑了孤岛型微电网中的频率特性,将波动功率中的高频低幅值部分由电网自身的消纳能力所吸收,另外的中频和低频功率序列作为混合储能的充放电功率指令,以储能系统的年运行成本最小为目标,构建了风电场混合储能容量计算模型。(3)利用了日前风功率场景来描述风功率的不确定性,采用逆变换实现风电场实际出力变量和正态随机变量之间的转化,并根据不同时刻风功率序列之间的互信息值判断出与历史出力数据相关特性最一致的场景集。然后构建风电场在日前场景下的日收益期望模型,并同时考虑了旋转备用成本的支出和储能的相关约束,仿真结果验证本文所提优化策略相较于传统的确定模型上报策略具有更好的经济性。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM614
【图文】：

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逡逑如图２．１所示是某铅酸电池在不同温度下通过常年运行得到的容量变化曲线，逡逑可以看到电池在３５°Ｃ的容量超过了电池的额定容量，但是高温运行也伴随着电逡逑池容量衰退速度的加剧以及寿命的减少。逡逑１１５ｒ逡逑（￣逦邋３５Ｃ逡逑电邋１０５－１，—逦邋２５°Ｃ逡逑０逦５逦１０逦１５逦２０逦２５逦３０逦３５逦４０逡逑电池运行时间／月逡逑图２．１不同温度

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３．３算例分析逡逑本文以国内某孤岛系统内的风电场为例进行混合储能容量的配置，验证本文逡逑方案的经济性和实用性，该系统的结构如图３．５所示ｔ＃。本文风场数据为３０ＭＷ逡逑风电场的全年出力，采样周期为５ｓ，选取一年中不同时期１０个典型日的出力数逡逑据进行计算。各类蓄电池相关参数见表３．１，超级电容的充放电效率为９５％。孤逡逑岛系统允许的频率运行范围为５０．５］Ｈｚ，确定小波包最优分解层数逡逑和吼值所需的频率精度值取０．０１Ｈｚ，折现率取８％。逡逑２９逡逑

【参考文献】