高风电渗透率下面向电网调频的储能系统优化配置

【摘要】：随着风力发电装机容量的不断增大,电力系统中风电渗透率将会逐渐提高。多数风电机组的频率与转子转速解耦的特性使高风电渗透率电力系统的频率响应能力受到直接的挑战,因此采用一定控制方法使风电机组具备调频能力具有重要意义。同时,由于锂电池储能系统具有快速的响应能力及较高能量密度使得其协调风电场参与电力系统频率调节成为可能,因此研究储能系统协调风电场参与电力系统调频,进而提高风电场参与电力系统一次调频的经济效益是一项新能源发电领域的重要课题。本文基于经典电力系统频率响应模型,研究不同风电渗透率下电力系统一次调频响应特性及需要风电场提供的一次调频备用容量,说明风电机组有必要参与电力系统一次调频备用;提出比例弃风法和常量弃风法两种风电场一次调频备用的控制方法,基于弃风利用率这一评价指标,研究比例弃风法在集中控制和分散控制时的弃风利用率,以及在不同弃风系数下风电场的弃风利用率变化趋势,研究发现采用集中控制将获得更高的弃风利用率;根据不同储能介质的技术及经济特性,选择适用电力系统一次调频特性的储能介质,提出基于不同有效备用容量选取方法的储能系统的运行控制方法,提供相同容量的一次调频备用的前提下最大值法为较优的控制方法;介绍风储联网系统结构及储能系统的数学模型,说明10kW/20kWh锂电池能量管理系统的结构设计、工作原理及功能实现方法,通过实验验证了锂电池储能系统参与电力系统一次调频的能力。本文研究的内容为提高风电场提供一次调频备用的经济效益研究提供参考,具有一定的工程应用价值。 【关键词】：一次调频 风电功率 储能系统 容量配置
【学位授予单位】：东北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究背景及意义10
• 1.2 国内外研究现状10-18
• 1.2.1 国内外风力发电发展现状10-12
• 1.2.2 风电场参与电力系统一次调频的要求12-13
• 1.2.3 风电机组参与电力系统频率响应的控制策略研究13-16
• 1.2.4 储能系统参与电力系统调频研究16-18
• 1.3 本文研究内容18-20
• 第2章 高风电渗透率电力系统一次调频需求分析20-30
• 2.1 电力系统调频原理20-24
• 2.1.1 发电机组一次频率响应模型20-23
• 2.1.2 调差系数整定23
• 2.1.3 惯性时间常数整定23-24
• 2.2 风电并网对电力系统调频影响24-27
• 2.3 高风电渗透电网的一次调频需求27-29
• 2.3.1 仿真分析条件简介27
• 2.3.2 调频需求仿真27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 风电场一次调频备用方法研究30-35
• 3.1 一次调频备用方法30-31
• 3.1.1 比例弃风法30
• 3.1.2 常量弃风法30-31
• 3.2 风电场一次备用方法的评价指标31-32
• 3.2.1 电网一次调频备用要求31-32
• 3.2.2 弃风利用率32
• 3.3 算例分析32-34
• 3.3.1 分散控制与集中控制比较33
• 3.3.2 不同比例弃风系数下的弃风利用率33-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第4章 储能参与一次调频优化配置35-44
• 4.1 储能技术选型35-36
• 4.2 储能系统参与一次调频的容量配置36-39
• 4.2.1 储能控制策略36-38
• 4.2.2 储能容量配置38-39
• 4.3 算例分析39-43
• 4.3.1 需要风电提供一次调频备用时段的确定40
• 4.3.2 不同控制策略下储能系统配置40-42
• 4.3.3 储能功率及容量配置结果42-43
• 4.4 本章小结43-44
• 第5章 锂电池储能系统参与调频的实验验证44-54
• 5.1 风储联网结构及储能系统数学模型44-45
• 5.2 10kW/20kWh锂电池能量管理系统45-47
• 5.2.1 ESMU45-46
• 5.2.2 BMU46-47
• 5.3 10kW/20kWh锂电池能量管理系统功能实现47-49
• 5.3.1 ESMU功能实现47-48
• 5.3.2 BMU功能实现48-49
• 5.4 锂电池储能系统参与电力系统一次调频能力的实验验证49-53
• 5.5 本章小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-59
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果59-61
• 致谢61

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