风储联合发电系统协调控制研究

摘要

伴随着全球能源危机与环境问题的加剧，清洁度高、可再生性强的风电资源正日益成为国内外研究的热点，风电入网已成为一种必然趋势。然而其波动性与间歇性势必对电网造成波动。运用储能电站在发电侧与风电机组进行配合形成风储联合发电运行系统，利用储能侧快速四象限功率调节的能力，可平抑风力发电出力波动，改善风电出力品质，提高可调度程度。储能电池作为风储联合运行系统的储能侧组成部分，其使用寿命对于风储联合发电系统运行可靠性、经济性都有着至关重要的影响。鉴于此，有效提高风电接入能力，使其平滑入网，延长储能电池使用寿命，降低储能电池使用成本，成为了风储联合发电运行系统协调控制策略研究中的关键问题。
　　首先，搭建风力机、DFIG三相静止坐标系数学模型和DFIG两相旋转坐标系下数学模型，完成有功和无功功率达到解耦控制。利用 PSCAD/EMTDC仿真建立了 DFIG仿真模型，实现了对最大风功率的捕获和良好追踪。
　　其次，依据所要搭建风储联合运行系统基本原理，给出风储联合运行系统的数学模型，完成储能主电路参数设置，给出了变流器控制系统的控制框图。在上述工作基础上搭建了基于 PSCAD/EMTDC的风储联合运行仿真平台，在模拟恒定风速突变和模拟随机风速两种情况下，验证了风储联合运行系统对于给定联合运行功率的良好输送性以及所设计并网变流器控制策略的有效性。
　　最后，提出了一种采用双电池储能单元的风储联合运行发电运行系统，搭建基于PSCAD/ETMDC的风/双储联合运行仿真平台，在给定风/储联合运行的上层目标，双电池储能单元可完成风电波动平抑任务且对参考功率有良好的跟踪效果，亦能够按照本文所提出的给定的充放电循环深度下四个阶段过程运行，且运行特性较好，验证了风/双储协调控制策略。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 大规模风电接入给电网安全运行带来的挑战

1.3 储能技术的研究现状

1.4 本文主要工作

第2章 双馈式风力发电机组的建模与仿真

2.1双馈风电机组基本结构

2.2 双馈风电机数学模型

2.3.DFIG控制系统模型

2.4 基于PSCAD/EMTDC的DFIG的仿真实现及性能分析

2.5 本章小结

第3章 风储联合发电系统的建模及仿真

3.1风储联合发电系统运行模式

3.2 储能系统建模

3.3 基于PSCAD/EMTDC的风储联合系统仿真实现

3.4 本章小结

第4章 提高储能电池寿命的风储联合运行系统

4.1 储能电池系统在实验给定条件下运行特性分析

4.2 风/双储联合运行系统建模及可行性验证

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文与科研情况

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致谢