电池储能协调电采暖消纳弃风的运行控制与配置优化

摘要

我国“三北”地区供暖期热负荷高、电负荷低，电网调峰与供热矛盾是导致风电弃风严重的重要原因。储热与电池储能是降低弃风的重要手段，风电供热储热既可以提高风电接纳，又可以改善当前严重的雾霾状况，电池储能作为可快速响应、能量可双向流动的高品质能量对未来高风电渗透电网安全与稳定具有重要意义；因此，分析电网弃风情况，探索多类型储能协调运行规律及优化配置是当前研究的重点。 本文首先从调峰角度分析了供热期电网弃风机理，对比不同弃风电量统计方法，讨论热电联产机组“以热定电”的电热耦合关系；建立了供热期考虑电-热系统约束的含风电场区域电网调度模型，对风电渗透率、热负荷水平及电负荷水平对弃风的影响进行了定量分析，该分析结果可为制定风电消纳措施提供理论指导。 其次在考虑电-热联合调度的基础上，分析电池储能-储热系统消纳风电方式及运行控制策略；考虑电力系统与热力系统约束条件下，建立了将储热式电锅炉供热作为消纳弃风主体，电池储能协调运行的电网调度模型，对比不同运行方式下消纳弃风情况及协调运行方式下调峰效果，为电池储能与储热式电锅炉容量优化配置提供方法基础。 然后建立了考虑供热收益、环境效益、投资成本等因素的电池储能与储热式电锅炉优化配置模型，分析供热面积等因素对配置的影响。在确定容量配置时应当首先考虑风电场容量与热负荷的匹配，再考虑电池储能的优化配置，该配置方法可有效提高设备利用效率，增加投资收益。 最后基于VS2013与SQL2012软件开发了电池储能与储热式电锅炉的优化规划平台，算例基于我国“三北”地区风电场实际运行数据，验证了规划平台工作的有效性，该规划平台可为工程实际容量规划提供理论参考。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外储热消纳弃风研究现状

1.3 本文的主要工作

第2章 供热期电网弃风定量研究

2.1 供热期弃风机理与统计方法

2.2 热电机组电-热耦合原理

2.3 供热期电网调度模型

2.4 风电接纳情况及弃风因素定量分析

2.5 本章小结

第3章 电池储能协调电采暖优化调度模型

3.1 电池储能与电采暖系统构成及控制策略

3.2 电池储能与储热式电锅炉调度模型

3.3 模型求解及分析

3.4 本章小结

第4章 电池储能与储热式电锅炉优化配置研究

4.1 电池储能与储热式电锅炉控制策略

4.2 电池储能与储热式电锅炉容量规划模型

4.3 最优配置影响因素分析

4.4 本章小结

第5章 电池储能-储热优化规划平台设计

5.1 规划平台架构

5.2 规划平台功能介绍

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果及发表的学术论文

声明

致谢