储能电源参与含风电的电力系统AGC的应用研究

发布时间：2017-09-05 03:00

  本文关键词：储能电源参与含风电的电力系统AGC的应用研究

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【摘要】：风力发电的输出功率具有波动性和不确定性,其大规模并网会给电网安全稳定运行带来重大挑战。与此同时,传统调频电源响应慢、爬坡速率低,已难以适应电力系统快速发展及新能源接入的需求。如何在风电高渗透率条件下确保电力系统频率稳定已成为中国电网面临的新挑战之一。近年来,各种电力储能技术的快速发展为解决这些问题带来了新的契机。储能电源具有快速精确的功率跟踪能力,能为电力系统提供优质的调频服务,比传统调频电源更加高效,为电网调频所面临的困境提供了一种新的辅助手段。因此,在充分考虑技术特性的基础上,探讨储能电源参与电网频率调整的相关策略,可以提高电网的稳定运行水平及风电接纳能力,具有重要的理论意义和应用价值。首先,从电力系统频率调整的原理出发,对常规电源与电网调频的物理结构、运作方式进行了详细阐述,阐明了各级调频的具体实现方法,其中二次调频采用自动发电控制(AGC)系统调节,并研究了储能电源在风电接入下参与电网AGC的管理和控制方式。其次,构建了含大规模风电电力系统频率动态评估方法,利用t-location概率分布模型描述风电功率随机波动特性、采用序贯蒙特卡洛法模拟时序风电功率序列。以某区域电网为例,仿真分析了大规模风电场群联网运行对系统频率的影响。再次,针对电网AGC的应用,确定参与电网AGC的最佳储能类型为飞轮储能,利用爬坡率-持续时间曲线和概率分布曲线等概率统计方法对电网AGC的需求在算例中进行定量需求性分析,确定储能电源参与电网AGC的容量需求,并构建储能电源参与电网AGC的经济模型,分析了储能电源参与电网AGC的经济性。最后,探讨了储能电源与常规发电机组协调参与电网AGC的控制策略。依据电网的不同运行状态,设置不同的响应优先级,采用不同的控制策略,实现储能电源与常规发电机组之间的协调配合,且充分发挥了储能电源的优势。为验证所提控制策略的有效性,利用MATLAB/Simulink对储能电源参与AGC的两区域互联电网的AGC进行了动态仿真。仿真结果表明,基于所提控制策略,储能电源参与互联区域AGC能有效抑制系统频率波动,提高频率响应速度,减小了联络线交换功率偏差的幅度,并使储能电源的SOC保持在一定的范围内,有利于系统在扰动或故障情况下提供功率支持,提高电网的运行水平和抵御故障的能力。
【关键词】：电力系统 频率调整 自动发电控制 储能电源 电网稳定性 控制策略
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-22
• 1.1 课题研究背景和意义11-15
• 1.1.1 风电并网现状11-12
• 1.1.2 风电场并网对电力系统的影响12-15
• 1.2 储能电源参与调频的必要性及可行性15-18
• 1.3 储能电源参与电力系统AGC调频研究现状18-20
• 1.3.1 国外研究现状18-20
• 1.3.2 国内研究现状20
• 1.4 主要研究内容20-22
• 第2章 储能电源参与电网AGC的方式22-31
• 2.1 电力系统调频概述22-25
• 2.1.1 电源和负荷的频率特性22-23
• 2.1.2 电力系统一次调频23-24
• 2.1.3 电力系统二次调频24-25
• 2.1.4 电力系统三次调频25
• 2.2 自动发电控制25-26
• 2.3 储能电源动态模型26-28
• 2.4 储能电源参与电网AGC28-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 风电功率波动特性31-43
• 3.1 风电功率波动的概率分布特性31-33
• 3.1.1 风电功率波动特性描述31-32
• 3.1.2 风电功率波动概率密度函数32-33
• 3.2 风电功率波动的随机模拟33-36
• 3.2.1 蒙特卡洛方法概述34
• 3.2.2 基于序贯蒙特卡洛的风电波动随机模拟34-36
• 3.3 风电波动对电网频率影响评估36-39
• 3.3.1 含大规模风电的系统频率响应模型36-38
• 3.3.2 评估风电功率波动对系统频率影响程度的指标38-39
• 3.4 算例分析39-42
• 3.4.1 算例系统概述39-40
• 3.4.2 风电功率的概率分布特性40-41
• 3.4.3 风电功率波动序列的随机模拟41-42
• 3.4.4 风电功率波动对系统频率的影响分析42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 储能电源参与电网AGC的容量需求及经济性分析43-57
• 4.1 储能技术的选择43-46
• 4.1.1 储能技术类型43-46
• 4.1.2 储能电源参与电力系统应用概述46
• 4.2 储能电源参与AGC的需求分析46-48
• 4.2.1 爬坡率需求分析46-47
• 4.2.2 调节容量需求分析47-48
• 4.3 储能电源参与AGC的经济性分析48-51
• 4.3.1 储能经济性影响因素48
• 4.3.2 技术经济评价48-51
• 4.3.3 储能电源参与电网AGC的经济模型51
• 4.4 算例分析51-56
• 4.4.1 需求分析51-54
• 4.4.2 经济性分析54-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第5章 储能电源参与电网AGC协调控制策略57-74
• 5.1 调频电源特性57-58
• 5.1.1 常规调频电源57
• 5.1.2 储能电源57-58
• 5.2 储能电源参与电网AGC模型58-60
• 5.3 协调控制策略60-65
• 5.3.1 协调原则60-61
• 5.3.2 储能电源参与电网AGC的控制策略61-65
• 5.4 评价指标65
• 5.5 算例分析65-73
• 5.5.1 仿真模型及参数设置65-67
• 5.5.2 仿真结果与分析67-73
• 5.6 本章小结73-74
• 结论与展望74-76
• 本文的主要研究内容和成果74-75
• 存在的不足与展望75-76
• 参考文献76-82
• 致谢82-83
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术成果目录83-84
• 附录B 攻读学位期间参与的科研项目84

【参考文献】

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本文编号：795410