储能参与含风电的电力系统的调频策略研究

发布时间：2020-09-17 09:57

　　 随着电力系统中风电机组的渗透率逐渐增加,带给系统的调频压力也越来越大。储能系统以其快速的响应能力和高效的能量转换效率,成为提高风电消纳能力、改善系统调频效果的关键技术。因此,研究储能参与含风电的电力系统的一次调频、二次调频控制策略具有重要的理论和应用价值。本文中,首先阐述了研究背景和意义。风电机组输出功率的不确定性和风电出力预测误差的存在,使得风电机组接入系统后,会对系统一次调频、二次调频带来不同的影响。在此背景下,传统调频机组很难满足系统调频要求。为解决这一问题,国内外研究中主要通过改变风电机组的控制方式或引入调频性能更好的电源,即储能系统。接下来,分别对风电机组和储能系统参与调频的可行性进行了分析。以现有控制策略为基础,分析了风电机组参与一次调频、二次调频的可行性。从技术性和经济性两个方面分析了储能系统参与调频的可行性。在对比了不同类型的储能系统特点后,选择超级电容储能和锂离子电池储能作为本文研究的主要储能系统类型,并建立了储能系统的通用频率响应模型。其次设计了储能参与含风电的电力系统一次调频控制策略。基于风电机组阶跃控制,设计了超级电容储能辅助风电机组参与一次调频的控制策略,并在MATLAB/Simulink仿真平台进行了验证:采用所提控制策略可以改善一次调频效果,降低频率偏差,缩短频率恢复时间。储能系统参与系统一次调频时,设计了触发频率控制和可变下垂系数控制策略,通过仿真验证:采用所提控制策略可以减小储能系统的充放电次数,避免储能系统过充过放,延长了储能系统的寿命。为抑制频率振荡,在下垂控制的基础上引入虚拟惯性控制环节,并仿真验证其有效性。然后设计了储能系统参与含风电的电力系统自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)协调控制策略。对比分析了互联电网中不同的AGC控制方式后,以基于CPS(Control Performance Standard)标准的AGC控制策略为基础,确定了电池储能系统和火电机组的功率分配原则,设计了电池储能系统控制策略,通过仿真验证:采用所提控制策略,可以有效改善二次调频效果,减小系统频率偏差和联络线功率偏差。基于模糊算法,设计了模糊PI控制器代替传统PI控制器,通过仿真验证了模糊PI控制器的优越性。最后,针对同时具有一次调频、二次调频能力的储能系统的协调控制策略进行了研究,提出三种控制策略,并进行了仿真,分析了不同控制策略的优缺点。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM614

【参考文献】

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本文编号：2820570