风电—蓄电池储能联合优化运行研究

【摘要】：能源紧张及环境污染已成为制约人类可持续发展的主要问题之一，大力开发利用可再生能源发电已经成为建设资源节约型、环境友好型社会的主要途径。风能资源丰富且在世界范围内分布较广，具有很大的开发潜力，并且随着风轮机制造及并网技术的日益成熟，风力发电逐渐成为人们关注的焦点。然而，风电出力具有随机波动性、反调峰性及难预测性等特点，大规模风电接入电网使电力系统运行方式发生深刻的变化，增添系统的调度难度。 蓄电池储能技术具有运行方式灵活、可充可放的运行特性等技术优势，成为改善风电出力特性，解决电力系统功率不平衡问题的一种有效手段。蓄电池储能装置与风力发电联合运行，可以降低风电出力预测误差带来的功率不平衡量，，提高风力发电的可调度性，为大规模风电并网提供一种有效的解决途径。 本文在现有的理论成果基础上，研究风电—蓄电池储能联合系统的优化运行。首先，分析了风电出力特性和钒氧化还原电池储能的技术特性。结合当前风电预测水平，建立基于场景概率理论的风电场出力模型，根据钒氧化还原电池储能的运行原理，建立电池储能的运行特性模型。其次，针对风电出力随机波动性、反调峰特性和难预测性等特点，运用蓄电池储能可充可放的灵活调节能力，建立风电—蓄电池储能联合系统优化运行模型。并制定蓄电池储能的充放电运行策略。蓄电池储能的运行划分为两个阶段进行，第一阶段：基于峰谷电价，配合风电实现低储高发；第二阶段，补偿风电出力预测误差。最后，研究了风电场的蓄电池容量优化配置问题，建立风电—蓄电池储能联合系统年净经济效益模型。以配置蓄电池储能后联合系统年净经济效益最大为目标，对蓄电池储能进行容量优化。 应用本文的模型对实际的风电系统进行仿真分析。结果表明，在风电场附近合理配置蓄电池储能的容量，并对蓄电池储能采取恰当的运行策略，可以有效协调风电运行，提高风电场的经济效益。本文所提到的风电—蓄电池储能联合系统优化运行模型适应当前风电出力预测实际水平，能更好的激励风电并网的积极性。且对风力发电商在蓄电池储能选型方面有一定的指导作用。 【关键词】：风电出力模型 钒氧化还原电池储能模型 联合系统优化运行 充放电策略 容量优化
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM61;TM912
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 课题研究背景及意义9-14
• 1.2 储能对风电并网电力系统的影响14-16
• 1.3 本文主要工作16-18
• 2 风电与蓄电池储能特性分析及建模18-25
• 2.1 风电出力特性及出力模型18-21
• 2.2 蓄电池储能系统基本原理及出力建模21-24
• 2.3 小结24-25
• 3 风电—蓄电池储能联合系统协调优化运行策略25-39
• 3.1 风电—蓄电池储能联合系统运行结构25-26
• 3.2 风电—蓄电池储能系统优化运行模型26-29
• 3.3 蓄电池储能充放电策略29-31
• 3.4 算例分析31-37
• 3.5 小结37-39
• 4 蓄电池储能容量优化配置39-48
• 4.1 蓄电池储能容量优化思路39
• 4.2 风电—蓄电池储能联合系统年净经济效益模型39-40
• 4.3 蓄电池储能的容量优化求解方法40-42
• 4.4 算例分析42-47
• 4.5 小结47-48
• 5 总结与展望48-51
• 5.1 全文总结48-49
• 5.2 展望49-51
• 致谢51-52
• 参考文献52-55
• 附录 1 攻读硕士期间参加科研情况55

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