储能在电力系统调频调峰中的应用

摘要

近年来风电接入系统中的比例不断增加，导致电网的调峰调频性能受到了一定的影响。为了避免常规机组频繁启停或者深度调峰，需要提高系统对风电的消纳能力。本文借助储能系统来提高电力系统对风电的消纳能力，选取应用最为广泛的电池储能系统展开研究，研究储能系统容量配置方法，此外，还设计了参与调频调峰的控制策略。
　　主要研究工作包括:
　　(1)根据北京—天津—河北（唐山）地区2016年风电和负荷的历史数据，分析风电场输出功率波动量，为大规模风电接入下的电网调频研究奠定基础;计算风电接入前后电网峰谷差的变化情况，基于核密度估计电网峰谷差的概率密度函数和累积概率分布函数，分析风电对接入系统调峰的影响，为参与含大规模风电的电网调峰奠定基础。
　　(2)为充分提高退役电池的全寿命周期，分析了退役电池特性和梯次利用电池的使用寿命，并从全网调峰角度出发设计梯次利用电池储能系统容量配置双层优化模型，利用遗传算法求解储能容量配置双层优化模型，经过多次迭代后得到最优解，并在MATLAB中验证该方法的可行性。通过算例分析验证了基于双层优化模型的梯次利用电池储能系统可以提高系统对风电的消纳能力，改善电网负荷波动，参与电网调峰。
　　(3)设计了基于虚拟同步发电机控制策略的调峰调频策略。分析了传统发电机的模型，包括电气部分和机械部分，以及发电机的控制系统—调速系统和励磁控制系统;设计虚拟同步发电机控制策略，包括虚拟同步发电机算法、虚拟调速系统和虚拟励磁控制系统;在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型，验证虚拟同步发电机控制策略的可行性。仿真结果表明，基于虚拟同步发电机控制的储能可以参与电力系统调峰，同时也具备了发电机调节特性，能根据频率的变化快速做出响应，参与电网调频。

目录

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致谢

摘要

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 储能技术分类及应用

1．2．1 储能技术的分类

1．2 ．2储能技术在电力系统中的应用

1．3 储能系统研究现状

1．4 本文研究内容

2 风电波动特性分析

2．1 风电波动特性分析

2．2 风电对接入系统影响分析

2．3 基于核密度估计电网峰谷差

2．4 本章小结

3 储能参与调峰的容量配置优化

3．1 梯次利用电池特性

3．2 梯次利用电池储能容量配置双层优化模型

3．2．1 上层优化模型

3．2．2 下层优化模型

3．3 双层优化模型求解算法设计

3．3．1 遗传算法概述

3．3．2 储能容量配置优化模型算法设计

3．3．3 算例分析

3．4 本章小结

4 储能参与调峰调频的控制策略

4．1 基于虚拟同步发电机的储能控制策略

4．1．1 同步发电机的基本原理

4．1．2 储能装置的虚拟同步发电机控制策略

4．1 -3仿真分析

4．2 储能参与调峰控制策略

4．3 储能参与调频控制策略

4．4 本章小结

5．1 结论

5．2 工作展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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