飞轮储能技术在含大规模风电系统频率控制中的应用研究

【摘要】：电力系统是一个复杂的能量动态系统，电网是通过发电功率对负荷功率的追踪来维持电网的功率平衡和频率稳定的。风电接入系统后，由于风场输出功率的间歇性和随机性，势必对系统频率稳定造成重大影响。飞轮储能技术由于其快速响应、较大容量以及对环境无危害等特点，适合应用于电力系统调频的场合。因此，本文提出飞轮储能系统应用于电网自动发电控制的方法，讨论了储能容量的优化方案，试图为大规模风电并网造成的系统频率控制问题提供一种新的解决思路。 首先，本文通过对风电机组输出功率特性的分析，阐明了大规模风电场接入电网后对系统频率造成的冲击。指出了含大规模风电系统的频率控制需要解决的主要问题。 其次，从分析比较各种储能方式的性能特点、应用条件出发，指出飞轮储能系统具备的快速响应、较大容量等特点非常适合应用于电力系统调频方面，说明了其工程应用前景。简要介绍了飞轮储能系统的工作原理，并建立了飞轮储能系统的数学模型。 第三，通过对比传统调频电机与飞轮储能系统的不同特性，提出了含飞轮储能系统的调频责任分配方案。根据负荷波动周期不同，将AGC系统的调频任务分为快速响应的调频责任及普通调频责任，由飞轮储能和传统调频电机分别响应。针对有大规模风电接入的电力系统调频，提出了根据风功率输出变化率计算飞轮储能容量的方法。 最后，针对所提出的含飞轮储能的自动发电控制方法及储能系统容量选择计算方案，在Matlab7.1平台进行仿真分析，验证了该方法的有效性。 【关键词】：飞轮储能 大规模风电 频率稳定 自动发电控制 储能容量
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 风电并网现状8-10
• 1.2 国内外飞轮储能技术研究现状10-12
• 1.3 飞轮储能技术在电力系统频率控制中的应用前景12-14
• 1.4 本文的主要内容及章节安排14-16
• 2 含大规模风电系统的频率控制问题16-28
• 2.1 电网的频率控制16-17
• 2.2 自动发电控制原理17-24
• 2.3 风电场接入对系统频率控制的影响24-27
• 2.4 本章小结27-28
• 3 飞轮储能系统的工作原理与数学模型28-34
• 3.1 储能技术的选择28-29
• 3.2 飞轮储能系统的工作原理29-32
• 3.3 飞轮储能系统数学模型32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 4 含飞轮储能系统的电网频率控制方法34-49
• 4.1 含飞轮储能系统的调频责任分配方案34-36
• 4.2 飞轮储能系统容量选取方案36-37
• 4.3 仿真分析37-48
• 4.4 本章小结48-49
• 5 结论49-51
• 5.1 本文的工作总结49-50
• 5.2 进一步的工作展望50-51
• 致谢51-53
• 参考文献53-57

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