电池储能提高电网接纳光伏发电能力的建模仿真研究

【摘要】：电网接纳能力是制约光伏发电发展的主要因素,利用电池储能改善电网运行特性、提高电网接纳光伏发电能力是解决光伏发电发展瓶颈问题的有效手段之一。分析大规模光伏发电、电池储能接入电网特性及与电网相互影响受到越来越多的关注,建立完备的光伏发电系统、电池储能系统模型是开展相关研究的基础。 目前国内的电网分析软件中光伏发电系统模型不能准确体现实际并网特性,电池储能系统模型尚不完整,不能满足利用储能提高电网接纳光伏发电能力研究的需要。本文以建立更加完备的大规模光伏发电、电池储能系统模型为目标开展研究,并初步开展综合应用光伏发电系统和储能系统的并网仿真分析,主要包括以下内容： (1)研究光伏发电系统原理及建模技术,从大规模光伏发电系统实际特性出发,建立具备无功调节、故障及恢复期间有功控制、低电压穿越等功能的光伏发电系统机电暂态模型。在电力系统分析综合程序(PSASP)中搭建仿真模型,在单机-无穷大系统中进行仿真,通过实测对比验证模型的正确性。 (2)研究电池储能系统原理及建模技术,从电网角度出发,以实现并网控制策略为目标,建立电池储能系统通用潮流模型和机电暂态模型,从稳态和暂态两个角度全面反映电池储能系统的并网特性。在PSASP中搭建仿真模型,在36节点系统中进行仿真,通过特性分析验证模型的正确性。 (3)应用建立的光伏发电系统、电池储能系统模型,采用实际工程背景案例进行大规模光伏发电系统、储能系统初步并网分析。针对日照扰动及各类系统故障,配以不同安装容量、不同安装地点、不同控制策略的储能系统,分析各种情况下储能系统对电网接纳光伏发电能力及系统暂态稳定性的改善作用,进而提出影响储能系统并网性能的重要参数指标,并进一步验证模型及仿真方法的正确性和有效性。 论文成果可为光伏发电系统、储能系统并网分析提供更加完备的仿真工具。以此为基础,支撑电池储能系统精细化建模、多类型储能系统协调控制及容量配置方法等应用储能提高电网接纳光伏发电能力相关研究的开展。 【关键词】：光伏发电 电池储能 潮流模型 机电暂态模型 并网分析
【学位授予单位】：中国电力科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 选题的背景和意义10-11
• 1.2 国内外的发展历史和研究现状11-18
• 1.2.1 光伏发电发展和研究现状11-14
• 1.2.2 储能发展和研究现状14-18
• 1.3 论文的主要工作18-20
• 第二章 光伏发电系统机电暂态建模20-36
• 2.1 光伏发电系统基本原理20-25
• 2.1.1 光伏电池原理及特性20-22
• 2.1.2 逆变器及其控制系统原理22-23
• 2.1.3 光伏发电系统控制策略23-25
• 2.2 光伏发电系统机电暂态模型25-31
• 2.2.1 光伏电池阵列模型25-27
• 2.2.2 逆变器及其控制系统模型27-31
• 2.3 模型验证31-34
• 2.3.1 测试系统31
• 2.3.2 实测对比31-33
• 2.3.3 模型对比33-34
• 2.4 本章小结34-36
• 第三章 电池储能系统潮流及机电暂态建模36-49
• 3.1 引言36-37
• 3.2 电池储能系统潮流模型37-40
• 3.2.1 总体结构37
• 3.2.2 有功/无功控制模块37-38
• 3.2.3 充放电功率限制模块38-39
• 3.2.4 换流器容量限制模块39
• 3.2.5 电流注入模块39-40
• 3.3 电池储能系统机电暂态模型40-42
• 3.3.1 总体结构40-41
• 3.3.2 有功控制部分41
• 3.3.3 无功控制部分41-42
• 3.4 模型验证42-47
• 3.4.1 测试系统42-43
• 3.4.2 潮流模型验证43-44
• 3.4.3 机电暂态模型验证44-47
• 3.5 本章小结47-49
• 第四章 光伏发电系统、电池储能系统并网分析49-60
• 4.1 储能系统的接入方式49-50
• 4.1.1 青海电网结构简介49-50
• 4.1.2 储能系统配置方式50
• 4.2 储能系统提高电网接纳光伏发电能力50-57
• 4.2.1 平抑光伏功率波动50-52
• 4.2.2 增强电网功角稳定性52-54
• 4.2.3 辅助光伏低电压穿越54-57
• 4.3 储能系统重要参数指标57-58
• 4.4 本章小结58-60
• 第五章 总结和展望60-62
• 5.1 总结60
• 5.2 展望60-62
• 参考文献62-66
• 攻读学位期间发表的学术论文及其他成果66-67
• 致谢67

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