储能参与调峰调频的经济评估研究

摘要

随着风电、光伏发电装机容量持续增长，大规模集中并网时将对电网的安全稳定运行造成较大影响，同时也使电力系统调峰调频的压力急剧增加。传统的调峰调频资源较少且调节性能欠佳，无法满足日益增长的调峰调频需求。为了有效地解决调峰调频资源不足的问题，亟需新的调峰调频手段出现。储能具有响应速度快、双向出力、瞬时吞吐量大等优点，与传统机组结合，可作为解决调峰调频问题的重要辅助手段。加入储能装置后，在一定程度上减少了调峰调频压力，并且促进了新能源消纳。因此，有必要对储能参与调峰调频的控制策略和经济性进行研究。　　首先，介绍了新能源的发展现状，分析了风电、光伏发电并网给电力系统调峰调频带来的影响，分析了储能参与调峰调频的国内外示范项目和研究现状。然后，分析了储能技术的分类与应用场景，对常规资源参与调峰调频的基本原理进行简要概述，构建了储能参与调峰调频的经济技术评价指标。　　其次，基于平准化成本原理，结合全寿命周期内的总投资成本与储能总放电量之间的关系，提出一种适用于电池储能系统的平准化成本评估模型，利用该模型展开平准化成本敏感性趋势分析及单因素敏感性趋势分析。对储能参与调峰的控制策略进行了研究，仿真结果验证了变功率充放电控制策略取得了较好的削峰填谷效果。分析了平准化成本较高的原因，提出了降低平准化成本的相关建议，并从成本和效益两方面对调峰场景下的投资回收期进行了分析。　　再次，分析了传统机组响应自动发电控制(Automatic Generation Control， AGC)指令的完整调节过程与AGC性能指标计算方法，构建了储能辅助火电机组参与AGC的成本效益模型。提出了一种综合考虑调频效果、调频收益以及荷电状态(State of Charge，SOC)越限的控制策略，该控制策略可根据SOC当前所处状态灵活调整其出力，仿真结果表明，本文提出的控制策略有效地改善了调频效果及经济性。接着对不同配置情况下的调频效果及调频收益展开了分析。　　最后，基于MATLABGUI平台开发了储能参与调峰调频的经济评估软件。只需在界面中输入相关的仿真参数或载入仿真所需数据，便可得到仿真结果，极大地提高了工作效率。

目录

声明

第 1 章 绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 储能参与辅助服务市场概述

1.3 国内外研究现状

1.3.1 储能参与调峰调频的示范项目

1.3.2 储能参与调峰调频的研究现状

1.4 主要研究内容

第 2 章 储能参与调峰调频的基本原理

2.1 储能技术分类与应用

2.1.1 储能技术的分类

2.1.2 储能技术的应用

2.2 电力系统调峰调频概述

2.2.1 电力系统调峰

2.2.2 电力系统调频

2.3 经济技术评价指标

2.3.1 经济指标

2.3.2 技术指标

2.4 本章小结

第 3 章 应用于调峰的电池储能系统平准化分析

3.1 基于 LCC 的储能成本模型

3.2 电池储能系统的运行寿命预测

3.2.1 雨流计数法

3.2.2 等效循环寿命法

3.3 电池储能系统的 LCOE 评估模型

3.3.1 平准化成本的基本原理

3.3.2 适用于电池储能系统的 LCOE 评估模型

3.4 平准化成本敏感性分析

3.4.1 敏感性分析方法概述

3.4.2 LCOE 敏感性分析结果

3.5 算例分析

3.5.1 储能参与调峰的控制策略研究

3.5.2 仿真分析

3.5.3 投资回收期分析

3.6 本章小结

第 4 章 储能辅助火电机组 AGC 的经济性分析

4.1 AGC 性能指标计算方法

4.1.1 调节速率 K1

4.1.2 调节精度 K2

4.1.3 响应时间 K3

4.1.4 调频性能综合指标 KP

4.2 成本效益模型

4.2.1 全寿命周期成本模型

4.2.2 调频效益数学模型

4.3 储能辅助火电机组 AGC 控制策略研究

4.4 算例分析

4.4.1 机组调节性能分析

4.4.2 调频效果及经济性分析

4.4.3 不同配置情况分析

4.5 本章小结

第 5 章 基于 MATLAB GUI 的储能参与调峰调频的经济评估软件开发

5.1 MATLAB GUI 简介

5.2 软件登录界面

5.3 仿真软件使用说明

5.3.1 仿真参数设置

5.3.2 仿真结果展示

5.4 本章小结

结论与展望

研究内容与结论

工作展望

参考文献

致谢

附录 A 攻读学位期间所发表的学术成果目录

附录 B 攻读学位期间参与的科研项目