抑制风电对电网影响的储能系统调控策略研究

【摘要】：风力发电是解决能源短缺和环境污染问题的有效途径,在保证能源、电力和经济可持续发展方面具有重要战略地位。随着风电并网规模的扩大,风能所固有的随机性强、波动性大和间歇性特点对电力系统频率、电压及稳定性带来的负面影响已经变得不容忽视。利用储能系统的有功及无功吞吐能力,实时调控风电入网功率,从而在实现风能最大化利用的同时最小化其对电网的不利影响,成为一项重要的研究课题。本文基于电池储能系统,以平抑风电输出功率波动主,电压支撑为辅,对储能系统的有功及无功调控策略进行了详细研究,主要在以下几方面开展了工作:1.为确定波动平抑目标,本文研究了风电机组的有功功率波动特性以及电力系统的频率响应特性。基于风电场输出功率波动频谱分析,研究风电场储能配置结构,为风电场确定储能安装位置提供依据。2.基于定时间常数滤波的常规波动平抑策略,在有限储能容量情况下难以同时兼顾长期平抑效果及储能寿命,针对此问题,本文计及储能充放电能力,提出了一种改进的储能系统有功控制策略。本策略基于可变时间常数滤波和荷电状态(state of charge,SOC)直接反馈控制,根据储能剩余电量实时调节储能系统输出功率,改善平抑效果并优化储能寿命。3.分析了无功功率对电压的支撑作用,研究了利用储能系统调节风电入网点电压的无功补偿控制策略。为不影响有功波动平抑,进而分析了储能系统最大无功能力,对电压环输出动态限幅,以保证系统的正常运行。4.利用MATLAB/Simulink仿真软件仿真验证了本文策略在平抑风电场有功功率波动、延长储能寿命、维持风电场入网节点电压上的有效性,降低了风电并网对电网的冲击。 【关键词】：风力发电 储能电池 功率调控 波动平抑 电压支撑
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM614;TM727
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题背景及选题意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 大规模风力发电并网问题研究现状11-13
• 1.2.2 储能技术在风电场中的应用研究现状13-15
• 1.3 本文主要工作及章节安排15-17
• 第二章 风/储系统结构及波动平抑基本原理17-31
• 2.1 风电功率波动特性分析17-20
• 2.2 风电功率波动平抑目标20-22
• 2.3 风/储系统结构及原理22-28
• 2.3.1 风/储系统的结构22-27
• 2.3.2 风/储系统的工作原理27-28
• 2.4 风/储系统运行的评价指标28-30
• 2.4.1 平抑效果评价指标28-29
• 2.4.2 电池等效循环寿命29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 基于电池储能系统的风电有功功率波动平抑策略研究31-45
• 3.1 基于一阶低通滤波的波动平抑方法31-35
• 3.1.1 一阶低通滤波原理31-33
• 3.1.2 一阶低通滤波在波动平抑中的应用33-35
• 3.2 基于变时间常数滤波的波动平抑控制策略设计35-40
• 3.2.1 时间常数变化规则设计35-38
• 3.2.2 变化率限制模块设计38-40
• 3.3 基于SOC直接反馈控制的储能功率修正40-44
• 3.3.1 控制策略设计40-41
• 3.3.2 传递函数分析及参数设计41-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第四章 基于电池储能系统的动态电压支撑研究45-57
• 4.1 电压波动问题概述45-49
• 4.1.1 电压波动机理分析45-48
• 4.1.2 风电场电压波动问题48-49
• 4.2 基于储能系统的无功补偿原理及方法49-53
• 4.2.1 基于储能系统的无功补偿原理49-51
• 4.2.2 无功补偿控制策略设计51-53
• 4.3 无功功率出力能力分析53-56
• 4.3.1 线性调制范围53-54
• 4.3.2 无功功率出力能力的计算54-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 仿真与分析57-72
• 5.1 基于储能系统的风电有功功率波动平抑仿真57-63
• 5.1.1 仿真模型及参数设置57-58
• 5.1.2 算例仿真及对比分析58-61
• 5.1.3 评价指标对比61-63
• 5.2 基于储能系统的无功补偿仿真分析63-71
• 5.2.1 仿真模型及参数设置64-65
• 5.2.2 无功限幅仿真分析65-69
• 5.2.3 电压支撑仿真分析69-71
• 5.3 本章小结71-72
• 第六章 总结与展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-79
• 个人简历及攻读硕士期间的主要研究成果79-80

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