抑制风电电压闪变的混合储能优化配置方法

【摘要】：风能是新能源应用最成熟的技术之一。风能具有随机性、间歇性的特点，这对稳定的电力系统来说是干扰源。要实现大规模风电并网运行，需要降低风电的波动性或提高电网容纳风电的能力。改造现有电网以容纳更高容量风电功率难度大且不经济可行。所以降低风电波动性、间歇性等不可控性就成为目前研究趋势。在风电场侧配置储能设备是目前降低风电功率波动性对电网的不良影响的有效手段。目前储能系统造价较为昂贵，大规模配置不能满足经济性要求。有针对性地配置储能系统平抑对电网影响较大的风电波动成分切实可行并具有较佳的经济性。电压波动和闪变是风电并网造成的主要电能质量问题之一，也是限制边远地区风电并网容量的主要原因之一。因此，研究配置风电场储能系统容量与平抑风电功率波动和电能质量指标改善的的关系进而实现储能的优化配置，对提高风电并网稳定性、提升并网容量具有现实意义。 本文首先采用经验模态分解（EMD）对风电波动功率进行分解，经过Hilbert变换得到反映风电波动成分时频波动特性的Hilbert谱，从而实现风速波动成分的分类，据此分析了风电功率不同频率波动成分对风电并网点电压的影响；在分析了风电并网有功功率、无功功率波动引起的电压波动和闪变机理的基础上，建立了获取最优风储联合输出功率的储能配置优化模型，其中以风电输出功率的波动率和并网电压闪变值作为约束条件；最后根据获取的最优目标输出功率配置混合储能系统的构成形式、功率和容量，并给出了基于希尔伯特-黄变换（HHT）的风电储能优化配置步骤，最后通过算例验证了方法的有效性。 【关键词】：风电 储能 闪变 Hilbert变换
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 课题背景和研究意义10-12
• 1.2 风电并网现状和储能系统的应用12-15
• 1.2.1 风电并网现状12-14
• 1.2.2 储能在风电中的应用14-15
• 1.3 风电储能配置研究现状15-17
• 1.4 本文主要工作17-19
• 第二章 风电并网的混合储能技术19-30
• 2.1 不同形式储能形式的比较19-24
• 2.1.1 电磁储能的技术和经济性分析19-20
• 2.1.2 电化学储能的技术和经济性分析20-21
• 2.1.3 机械储能的技术和经济性分析21
• 2.1.4 不同形式储能技术应用分析21-24
• 2.2 风电并网储能方式的选择24-27
• 2.2.1 风速波动特点分析的波动性特点24-26
• 2.2.2 风电并网的运行方式及配置储能的必要性26-27
• 2.3 混合储能必要性以及本文所选储能形式27-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第三章 基于希尔伯特-黄理论的风速波动成分分析30-42
• 3.1 希尔伯特-黄理论30-35
• 3.1.1 瞬时频率意义31-32
• 3.1.2 希尔伯特-黄理论介绍32-35
• 3.2 HHT 应用于风电储能配置成分分析35
• 3.3 FFT 和 HHT 优化风电储能功率配置的不同35-38
• 3.3.1 理论分析35-36
• 3.3.2 FFT 应用于风电储能功率配置优化方法以及不足36-38
• 3.4 HHT 在储能配置方面的独特优点及其仿真分析38-40
• 3.5 本章小结40-42
• 第四章 风电并网储能优化配置模型42-57
• 4.1 风电功率造成的电压波动和闪变42-49
• 4.1.1 有功功率波动造成风电场电压波动机理分析42-45
• 4.1.2 风电电压波动和闪变及其评估45-49
• 4.2 储能优化配置模型49-56
• 4.2.1 储能优化目标函数及其约束条件49-52
• 4.2.2 波动率的约束条件52-54
• 4.2.3 电压波动和闪变的约束条件54-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第五章 基于 HHT 的风电并网混合储能优化方法57-67
• 5.1 基于 HHT 的储能功率、型号和容量选择57-60
• 5.1.1 最优风储联合输出目标功率的确定57-59
• 5.1.2 基于 Hilbert 谱的储能形式选择59-60
• 5.1.3 配置储能系统容量60
• 5.2 算例分析60-66
• 5.3 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-75
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果75-76
• 致谢76-77
• 附件77

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