风储联合系统中混合储能容量配置方法研究

摘要

随着全球环境的不断恶化，传统化石能源的日益枯竭，以风力发电为代表的新型可再生清洁能源发电技术越来越受到人们的青睐。但随着风力发电的迅速发展，风力发电的不确定性给电网造成的安全隐患也日益凸显。而由蓄电池和其他储能组成的混合储能通过合理的容量配置，能够通过快速充放电能来弥补风电这一缺陷，这对于促进风电发展，提升系统消纳风电的能力，具有积极的作用。但是在与风电联合运行的过程中，由于蓄电池具有循环使用寿命短的缺陷，蓄电池储能系统频繁以小循环充放电状态进行充放电循环，或者经常处于亏电或高倍率充放电运行状态，这些非理想运行状态大大缩短了蓄电池的使用寿命，并且现阶段储能系统造价高昂，在风储系统建设与运行过程中，蓄电池的总成本已经接近甚至超过风机的成本。因此，延长蓄电池的使用寿命对于提高风储系统的经济性具有十分积极的意义。
　　在此背景下，本文提出了一种在风储联合系统中延长蓄电池使用寿命实现系统经济性最优的混合储能容量配置方法，并且在配置方法中提出了一种合理优化蓄电池运行状态的混合储能能量管理策略。在此策略下，考虑系统运行过程中造成的功率与能量的缺失量与损失量所引起的输出功率波动，运用机会约束规划对输出功率波动进行限定，使其满足风电并网要求。在此基础上，为了更贴近于实际电网调度需求，本文按照不同时间窗口对目标输出功率进行划分，并建立了以混合储能购置成本与运行成本最低为目标，机会约束与刚性约束相结合的规划模型。运行遗传算法对模型进行求解，从而得到了风储联合系统中混合储能的容量配置。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 国内外风电系统发展现状

1．2．1 风电并网对电力系统的影响

1．3 储能系统国内外研究现状

1．3．1 储能容量配置目标

1．3．2 储能系统容量配置方法

1．4 论文主要工作

2．1 引言

2．2 风力发电机模型

2．2．1 双馈异步风力发电机的原理及特点

2．2．2 风电机组输出功率特性函数

2．3 储能系统模型

2．3．1 国内外主要储能技术

2．3．2 风电场储能系统的配置方法

2．4 本章小结

第3章 含有混合储能的风电场能量管理策略

3．1 引言

3．2 风储系统能量管理策略

3．2．1 风储系统的分段管理

3．2．2 风储系统的目标输出

3．3 混合储能系统能量管理策略

3．4 功率缺失量PLPS与功率损失量PLPP

3．5 能量缺失量ELPS与能量损失量ELPP

3．6 本章小结

4．1 引言

4．2 机会约束规划

4．3 混合储能系统的数学模型

4．3．1 风储联合系统输出功率波动率

4．3．2 混合储能容量配置模型

4．3 遗传算法

4．4 算例分析

4．4．1 以1小时时间窗口为算例

4．4．2 以不同时间窗口为算例

4．5 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

致谢