大規(guī)模儲能參與清潔能源電網(wǎng)調(diào)頻的優(yōu)化配置
發(fā)布時間：2020-05-08 10:29
【摘要】：在嚴(yán)峻的環(huán)保形式和石化能源危機的壓力下,高滲透率的清潔能源電網(wǎng)建設(shè)已成為世界各國電網(wǎng)主流趨勢。由于大部分清潔能源電源出力具有隨機性的特點,對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量三大指標(biāo)之一的頻率影響更大。大規(guī)模儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)是解決此類問題的最佳選擇之一。因此,研究大規(guī)模儲能系統(tǒng)參與清潔能源電網(wǎng)調(diào)頻具有重要且緊迫的實際意義。本文首先針對各種類型儲能的特點及適用工況進行研究,選取超級電容器和全釩液流電池作為參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的儲能系統(tǒng)電源。分別建立了適用于儲能參與調(diào)頻靜態(tài)研究的改進的全釩液流電池等效電路模型,和改進的二階阻容超級電容器等效電路模型。其次對復(fù)合儲能系統(tǒng)并網(wǎng)結(jié)構(gòu)、并網(wǎng)方式進行研究。分別對儲能接入方式、變流器、電壓型濾波器進行選型,并分別討論其參數(shù)計算方法。為了實現(xiàn)大規(guī)模復(fù)合儲能系統(tǒng)參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的任務(wù),本文使用虛擬同步機技術(shù)對并網(wǎng)變流器進行控制,并在MATL AB/simulink搭建模型,仿真分析,驗證其方法可行性。并與傳統(tǒng)下垂控制模式進行對比,驗證了在調(diào)頻響應(yīng)時間、爬坡率、有功出力、荷電狀態(tài)及儲能電量方面,使用虛擬同步機的方法進行儲能調(diào)頻,各項指標(biāo)都具有明顯優(yōu)勢。最后本文對復(fù)合儲能系統(tǒng)的額定功率、額定容量的計算方法進行總結(jié),給出一般復(fù)合儲能容量配置方法。然后根據(jù)復(fù)合儲能系統(tǒng)的調(diào)頻效果和綜合經(jīng)濟性兩項指標(biāo),建立目標(biāo)函數(shù),以荷電狀態(tài)和最小負(fù)荷需求功率為約束條件,并通過改進的粒子群算法得到綜合最佳方案,并在該方案下進行復(fù)合儲能容量配置。最后通過算例對該方法進行檢驗,并得出調(diào)頻效果最佳和綜合經(jīng)濟性最好,兩者綜合最佳的復(fù)合儲能系統(tǒng)參與清潔能源電網(wǎng)調(diào)頻的容量配置方案。
【圖文】：
時間 /年圖1.1各國儲能裝機功率Fig. 1.1 National energy storage installed power根據(jù)目前世界形勢來看，調(diào)頻是儲能的主要應(yīng)用之一。儲能電源系統(tǒng)在新能域有著極其重要的作用，它可以儲存并釋放出電能，以此降低新能源電力系性，使其輔助電力系統(tǒng)調(diào)頻[12]。根據(jù)相關(guān)行業(yè)機構(gòu)統(tǒng)計，2016 年、2017 年，儲能項目中，調(diào)頻應(yīng)用占比分別為 41%、50%。儲能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中具有重要的應(yīng)用價值，深入研究儲能電源加入后的電論和相關(guān)的技術(shù)應(yīng)用是非常必要的，并且可以為以后的儲能電源在調(diào)頻輔助用打下基礎(chǔ)。 研究現(xiàn)狀1 大規(guī)模儲能參與清潔能源電網(wǎng)調(diào)頻的可行性與優(yōu)勢在實際的電力系統(tǒng)運行中，頻率隨著原動機的功率和負(fù)荷的變化而變化，這
潔能源比例越大，調(diào)頻需求電量越多。平均調(diào)頻需求電量/MW清潔能源滲透量 /MW圖1.2 電網(wǎng)調(diào)頻任務(wù)與清潔能源滲透率關(guān)系Fig. 1.2 Relationship between grid frequency modulation tasks and clean energy penetration風(fēng)電、光伏等清潔能源在電網(wǎng)中裝機容量達到一定比例時可能會造成電力系統(tǒng)頻率發(fā)生偏差，甚至?xí)l(fā)生頻率越限，危害電網(wǎng)運行安全[18]。儲能系統(tǒng)具有快速響應(yīng)、精確跟蹤的特點，在電網(wǎng)調(diào)頻領(lǐng)域應(yīng)用備受業(yè)界關(guān)注[19-20]。近年來迅猛發(fā)展調(diào)頻輔助服務(wù)是全球規(guī)�；瘍δ苁痉俄椖块_展最多的三個應(yīng)用領(lǐng)域之一[21]。同時儲能在電網(wǎng)調(diào)頻輔助服務(wù)領(lǐng)域應(yīng)用也最為接近商業(yè)化運營[22]。浮充電狀態(tài)相比于完全充電狀態(tài)有巨大優(yōu)勢，一方面是可以延長儲能的使用壽命，另一方面也節(jié)約了調(diào)頻成本。頻率波動的情況使得儲能電源剛好滿足浮充電狀態(tài)，延長了電源壽命，降低了成本。傳統(tǒng)的調(diào)頻系統(tǒng)對信號的響應(yīng)不及時，，這就要求電網(wǎng)增
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM73
【圖文】：
時間 /年圖1.1各國儲能裝機功率Fig. 1.1 National energy storage installed power根據(jù)目前世界形勢來看，調(diào)頻是儲能的主要應(yīng)用之一。儲能電源系統(tǒng)在新能域有著極其重要的作用，它可以儲存并釋放出電能，以此降低新能源電力系性，使其輔助電力系統(tǒng)調(diào)頻[12]。根據(jù)相關(guān)行業(yè)機構(gòu)統(tǒng)計，2016 年、2017 年，儲能項目中，調(diào)頻應(yīng)用占比分別為 41%、50%。儲能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中具有重要的應(yīng)用價值，深入研究儲能電源加入后的電論和相關(guān)的技術(shù)應(yīng)用是非常必要的，并且可以為以后的儲能電源在調(diào)頻輔助用打下基礎(chǔ)。 研究現(xiàn)狀1 大規(guī)模儲能參與清潔能源電網(wǎng)調(diào)頻的可行性與優(yōu)勢在實際的電力系統(tǒng)運行中，頻率隨著原動機的功率和負(fù)荷的變化而變化，這
潔能源比例越大，調(diào)頻需求電量越多。平均調(diào)頻需求電量/MW清潔能源滲透量 /MW圖1.2 電網(wǎng)調(diào)頻任務(wù)與清潔能源滲透率關(guān)系Fig. 1.2 Relationship between grid frequency modulation tasks and clean energy penetration風(fēng)電、光伏等清潔能源在電網(wǎng)中裝機容量達到一定比例時可能會造成電力系統(tǒng)頻率發(fā)生偏差，甚至?xí)l(fā)生頻率越限，危害電網(wǎng)運行安全[18]。儲能系統(tǒng)具有快速響應(yīng)、精確跟蹤的特點，在電網(wǎng)調(diào)頻領(lǐng)域應(yīng)用備受業(yè)界關(guān)注[19-20]。近年來迅猛發(fā)展調(diào)頻輔助服務(wù)是全球規(guī)�；瘍δ苁痉俄椖块_展最多的三個應(yīng)用領(lǐng)域之一[21]。同時儲能在電網(wǎng)調(diào)頻輔助服務(wù)領(lǐng)域應(yīng)用也最為接近商業(yè)化運營[22]。浮充電狀態(tài)相比于完全充電狀態(tài)有巨大優(yōu)勢，一方面是可以延長儲能的使用壽命，另一方面也節(jié)約了調(diào)頻成本。頻率波動的情況使得儲能電源剛好滿足浮充電狀態(tài)，延長了電源壽命，降低了成本。傳統(tǒng)的調(diào)頻系統(tǒng)對信號的響應(yīng)不及時，，這就要求電網(wǎng)增
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM73
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1 李建林;惠東;靳文濤;;大規(guī)模儲能技術(shù)[J];電氣時代;2018年12期
2 陳永
本文編號：2654537
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