光储联合发电系统输出功率平滑策略研究

摘要

为缓解能源短缺和环境污染问题，以光伏为代表的新能源发电技术得到了快速发展。虽然光伏发电技术已经相对成熟，但是由于受温度和光照强度变化的影响，光伏发电功率仍存在一定的波动性和随机性。为解决光伏电站输出功率具有波动性问题，本文从弃光角度出发，开展了光储联合发电系统输出功率平滑策略研究，具体研究内容如下：
　　首先，在分析光伏发电原理的基础之上，从电路模型和工程模型两个角度出发，分别给出了不同光照强度和温度下光伏电池模型建立方法。基于光伏电站运行历史数据，开展光伏电站输出功率波动分析。针对光伏电站输出功率波动率指标，研究了光伏电站输出功率波动率分布，分析了光伏电站弃光原因。
　　其次，在分析电化学储能、抽水蓄能、超级电容储能的充放电原理和储能电站内部构成的基础上，以应用范围最广的锂离子电池为研究对象，研究内阻模型、戴维南模型和PNGV模型。考虑储能系统荷电状态、充放电功率和储能系统容量等参数，结合安时计量法，提出了储能系统仿真应用模型，并针对此模型建立相应约束条件。从新能源发电、电网安全运行、分布式发电及微网等角度分析得出储能系统运行指标，作为光储联合发电系统输出功率平滑策略的制定依据。
　　再次，开展储能电站站内控制研究，提出了考虑区域自治的储能电站功率协调控制策略。策略提出了储能电站分区方法，设计了储能子站代理模型，确定考虑自治控制的电池储能电站功率求解方法，为光储联合发电系统输出功率平滑策略的制定提供理论支撑。
　　最后，为同时解决光伏电站输出功率波动率大和弃光两个问题，建立了考虑弃光的光储联合发电系统输出功率平滑策略。参考国家标准制定了弃光规则，建立了计及弃光的光储联合电站输出功率控制目标函数。根据前一时间段历史光储联合输出功率对当前光伏输出功率预测值进行划分，确定光伏正常发电区间与弃光区间，并给出各区间内储能系统输出功率范围。基于建立的目标函数采用遗传算法对储能系统输出功率进行优化，确定优化后的储能系统输出功率。仿真结果表明：优化后的储能系统输出功率配合当前时刻光伏输出功率，不仅能够平滑光储联合电站输出功率，而且在弃光方面比原有控制策略更加有效。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 本课题主要研究工作

第2章 光伏发电技术理论研究

2.1 光伏发电原理

2.2 光伏电池模型

2.3 光伏发电功率分析

2.4 本章小结

第3章 储能技术研究

3.1 储能技术原理

3.2 储能电站构成

3.3 储能电池模型

3.4 储能技术在电网中的主要应用及指标要求

3.5 本章小结

第4章 储能电站功率协调控制策略

4.1 现有分层与集中协同控制技术

4.2 储能电站分区方法

4.3 考虑区域自治的电池储能电站控制系统仿真模型

4.4考虑自治控制的电池储能电站功率协调控制方法

4.5 仿真验证

4.6 本章小结

第5章 光储联合发电系统输出功率平抑策略

5.1 弃光规则

5.2 基本平抑策略

5.3 考虑弃光的平抑策略

5.4 仿真验证

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢