BESS平抑并网风电波动控制策略及容量优化研究

【摘要】：随着经济的快速发展，全球对电力的需求也在持续的增长。然而化石燃料日益衰竭，环境污染问题不断加剧，这就促进了风电等可再生能源发电技术的蓬勃发展。风能是一种清洁、可再生的能源，然而其波动性、间歇性和难预测性等突出特点使得风力发电不具备常规电站的可控性。大规模风电并网将给电力系统的安全稳定运行带来极大的困难。由于风电的波动率直接影响含风电电力系统的频率稳定性，在风电装机规模日益增长的形式下，采取有效措施平抑风电场输出功率的波动，减轻其对电力系统的不利影响，从而保证电网安全稳定运行，并有助于实现大规模风电并网，促进风电的发展。 在矛盾日益突出的新型电力系统中，储能技术的应用越来越受到关注。电池储能系统(BESS Battery Energy Storage System)能够大量吞吐电能，补偿功率不平衡量；响应时间短，能够迅速跟踪功率变化；安装灵活，不受选址约束等。尤其在大规模风电场中，配置适当容量的储能电池，运用合理的控制策略，令电池储能与风电协调出力运行，从而减轻风电出力的波动程度，提高风储联合系统对电网的供电电能质量，有助于降低风电接入给电力系统带来的调频压力。 本文以增强风电并网能力为出发点，基于电力系统的调频要求，着眼于应用BESS平抑风电功率的短期波动，提出了具有前瞻性的风储联合系统协调运行超前控制策略；并依据电网对风电接入的限制条件，提出了含风电功率波动越限惩罚成本的风电场收益计算模型，并以风电场收益最大化为目标进行储能容量的优化。 本文所提模型和策略均通过实际算例系统和实测数据进行了严格验证，结果表明本文所提的模型和策略能够很好的抑制大规模风电场的功率波动，有利于含风电电力系统的频率稳定，具有较强的理论前瞻性；风电场收益最优目标函数能够针对特定的电网及风电场有效的选取适当的储能规模，从而提高风电场的经济效益，有助于促进风电的发展。 【关键词】：风电功率波动 电池储能系统 系统频率稳定 超前控制策略 风电场收益 储能容量优化
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景9-12
• 1.2 课题研究意义12-13
• 1.3 国内外研究现状13-15
• 1.4 本文主要内容15-16
• 2 风电-BESS 联合运行提高系统频率稳定机理分析16-28
• 2.1 风电出力波动性及其对系统调频的影响16-21
• 2.2 BESS 出力特性分析21-25
• 2.3 BESS 平抑风电波动提高系统频率稳定理论分析25-27
• 2.4 小结27-28
• 3 风电-BESS 联合系统优化运行控制策略28-43
• 3.1 风电-BESS 联合系统描述及相关指标定义28-30
• 3.2 风电-BESS 联合运行实时控制策略30-33
• 3.3 风电-BESS 联合运行超前控制策略33-36
• 3.4 算例分析36-41
• 3.5 小结41-43
• 4 并网风电场 BESS 容量配置优化43-55
• 4.1 BESS 容量对波动平抑效果的影响43-45
• 4.2 BESS 的成本分析45-47
• 4.3 基于风电场最大收益的 BESS 容量优化47-54
• 4.4 小结54-55
• 5 结论与展望55-57
• 5.1 全文总结55-56
• 5.2 展望56-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-61
• 附录 1 攻读硕士学位期间参加科研情况61

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