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《北京交通大学》 2011年
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风水互补微电网的优化运行研究

尚志娟  
【摘要】:风能是一种清洁的可再生能源,可以为人类的发展提供能源基础。但风能的随机性、间歇性和不可控性造成风电输出功率有很大的波动性,导致风电并网给电力系统安全稳定运行带来较大压力。建立风电互补系统是解决以上问题的重要手段之一,不仅可以向电网提供高品质、可靠的电能,使电网能够安全稳定运行,而且可以增加风电的运行效益。本文研究了其中风水互补微电网的优化运行。 首先,设计了风水互补微电网的结构。该微电网包括小风电、小水电这些分分布式电源和储能装置以及当地负荷。在了解了风力发电技术、水力发电技术、储能技术、微电网等相关理论知识的基础上,对风电一水电的互补特性进行分析。考虑到可调节水电站具有快速调节出力的能力而不具备消纳多余风电的能力,而储能装置可以对多余的风电进行存储并在合适时候放电,可减少互补系统对大电网的依赖度,因此设计了含储能装置的风水互补微电网的结构。同时,为了提高运行可靠性,将该微电网与大电网相连。 其次,建立了风水互补微电网的数学模型。在清楚了电力系统优化运行理论的基础上,说明了含储能装置的风水互补微电网优化运行的必要性,并建立了使微电网获得最优收益的模型。该模型从风水互补微电网的角度出发,利用常规的变水头水电站出力的可调节性,不仅实现风电资源的充分利用,还能减少风电出力的不确定性对大电网运行带来的影响。充分考虑了该微电网的各种运行约束条件,包括风电机组的运行特性、可调节水电站的库容约束条件及水电机组的运行条件、储能容量的约束条件、负荷变化规律以及微电网的功率平衡条件等。 最后,对给定条件下的风水互补微电网优化运行情况进行了数值仿真。根据所建立的风水互补微电网优化运行的数学模型,采用CPSO算法对具体算例进行了仿真计算,并深入分析了在给定运行条件下的功率分配及收益情况。此外,对风电、水电不互补运行情况也进行了计算,与之前的风水互补运行进行比较,验证了风水互补微电网在接入大电网时能更安全可靠运行,且能获得更高的收益。为了说明蓄电池在风水互补微电网运行过程中的作用,仿真了蓄电池放电时考虑分时电价情况下的微电网运行情况。 通过以上研究,证明含储能装置的风水互补微电网可以缓解风电接入对大电网的影响,灵活地为用户提供较理想、可靠的电能,最大化地实现风力与水力资源的价值。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:F426.61

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
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