风电-储能联合系统储能容量优化研究

摘要

风能是当前最具有开发潜力的可再生能源之一，而风力发电是其开发的最有效途径，但由于风电具有波动性和间歇性，风电的大规模并网对电力系统安全稳定运行会造成严重影响。将储能技术应用于风力发电从而平抑风电场输出功率的波动，构成风储联合发电系统是当前解决这个问题的理想方案。因此，如何优化配置合理容量的储能系统，使风储联合系统的输出功率与预测调度计划相适应，对提高电网消纳风电的能力、促进风电的大规模发展、具有重要理论和工程实际意义。
　　为了更好优化配置合理的风储联合系统的储能容量，提高风储联合发电系统并网后的功率输出稳定性，本文首先分析了风力发电系统的模型和储能系统的模型，着重总结了风力机模型、风力发电机模型和储能系统模型的特征;接着分析和提炼了影响风储联合系统储能容量的两个主要相关因素:风电场输出功率的预测因素和储能容量优化目标因素。针对影响储能容量的这两个相关因素，采用持续预测方法获取风电场小时预测出力，采用了以储能系统的运行成本、充放电损失电量和弃风能量的费用总和最小为目标的储能系统容量优化模型;针对该模型，结合风储联合系统历史输出功率与预测调度计划的差值功率的分布特性，采用了基于“调度置信度水平”的风储联合系统储能容量优化算法，这种算法运用非参数估计拟合差值功率的概率分布函数和累积分布函数，从而得到储能系统的优化容量配置;最后，针对功率型储能系统对象，基于河北某风电场实测数据，开展了风储联合系统储能容量优化的仿真与分析，结果表明:与传统方法相比，运用“调度置信度水平”的优化方法，在置信度越高的情况下，储能系统的运行成本、充放电损失电量和弃风能量的费用总和最小。
　　本文的工作为风储联合系统的储能容量优化配置提供了一种有效方法。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及其意义

1．2 国内外的研究现状

1．2．1 风力发电现状及其并网对系统的影响

1．2．2 储能技术的研究现状

1．2．3 储能系统的优化配置的研究现状

1．3 本文的主要工作

第2章 风电-储能联合系统的模型

2．1 风力发电系统的模型

2．1．1 风力机的物理模型

2．1．2 风力发电机的数学模型

2．1．3 风力发电机的矢量控制

2．2 储能系统的模型

2．3 小结

第3章 风电场的功率预测与储能系统的优化目标

3．1 风电-储能联合系统中储能系统功率参考值的确定

3．2 储能系统的优化目标模型

3．3 小结

第4章 风电-储能联合系统的储能容量优化方法

4．1 基于功率差额最大值的优化

4．2 基于概率统计方法的优化

4．2．1 非参数核密度估计概述

4．2．2 储能系统非参数估计优化

4．3 小结

第5章 仿真分析

5．1 传统的风电储能联合系统

5．2 风电与储能联合系统优化仿真实例

5．3 风电-储能联合系统的储能容量规划仿真与分析

5．4 风电-储能联合系统储能容量优化仿真与分析

5．4．1 基于功率差额值中最大值的优化

5．4．2 基于概率统计方法的优化

5．5 小结

结论

附录

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢

个人简历