集成分布式可再生能源的混合储能系统研究

发布时间：2020-07-06 17:46

【摘要】：可再生能源近年来得到了快速发展,其在环境保护、保障能源安全和实现可持续发展方面具有重大意义,但可再生能源固有的间歇性和波动性制约着其大规模入网利用。储能技术既可缓冲风电、光伏等不稳定的功率,也可实现能量在空间和时间上的转移,成为解决上述问题的有效途径。储能类型众多、特性各异,单一的储能无法较好地同时满足技术性和经济性的要求。因此,将不同类型的储能集成利用,既能发挥每种储能的优势,又能弥补其在其他方面的不足,起到“扬长避短”的效果。基于以上背景,本文开展了集成分布式可再生能源的混合储能系统研究,主要包括分布式可再生能源和典型储能系统的特性分析及建模、风光互补发电系统中混合储能系统容量优化配置研究以及混合储能系统成本计算和敏感性分析。分析了风电和光伏发电的波动特性,并建立了输出功率的数学模型;基于储能技术在响应时间、容量规模、变工况特性及成本等方面的优势差异,本文对压缩空气储能系统、锂电池和超级电容器进行了原理分析、数学建模及特性分析,获得了三种典型储能的运行特性。针对风光互补发电的微电网系统,提出了一种由压缩空气储能、锂电池和超级电容器组成的混合储能系统。针对储能不同的特性,提出了基于二次移动平均滤波的储能功率分配方法和基于连续性运行的储能容量配置方法。在系统负荷缺电率、储能荷电状态等约束条件下,基于实际的风、光、荷数据,计算得到了混合储能系统的额定功率、额定容量等,并分析了储能运行特性。掌握了混合储能系统的容量优化配置方法及其与可再生能源耦合的互补运行规律。针对储能不同的特性,开展了由压缩空气储能、锂电池和超级电容不同组合的混合系统的对比研究;建立了混合储能系统的投资成本模型,并对比了不同形式的储能组合时的成本;针对不同的滤波宽度,对混合储能系统进行了敏感性分析,对比分析了不同滤波宽度下的储能投资成本,说明了该研究对混合储能系统的工程应用具有重要的参考价值。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK02
【图文】：

ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ逡逑［ｉｉｈＳＩ逡逑图１．５抽水蓄能系统原理图［３２］逡逑Ｆｉｇ．邋１．５邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＰＨＥＳ逡逑２）

抽水蓄能（ＰＨＥＳ）用剩余电能驱动水泵将水抽送到高位水库，将电能存储逡逑为水的势能，在用电高峰期，高位水库中的水排放到低位水库，驱动水轮机发电，逡逑将水的势能转化为电能，如图１．５所示为其结构示意图。抽水蓄能具有效率高、逡逑储释能时间长、容量大、技术成熟，是目前装机容量最大的储能技术。但ＰＨＥＳ逡逑对地质条件和环境的要求很高

＿逦Ｉ邋Ｍａｇｎｅｔｉｃ逡逑ｂｅａｒｉｎｇ逡逑图１．７飞轮储能结构图［４２］逡逑Ｆｉｇ．邋１．７邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋Ｆｌｙｗｈｅｅｌ逡逑４）

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本文编号：2743935