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大型光储电站一体化运行控制策略研究

谭宇良  
【摘要】:大规模储能技术作为电力系统的关键技术,不仅可以延长发电系统寿命,提高并网稳定性和经济性,还可以起到辅助可再生能源并网、平滑新能源输出、削峰填谷的作用。储能技术作为辅助新能源发电并网的重要组成部分,规划配置、控制策略与经济性三者之间具有耦合关系,对储能系统进行合理的功率优化分配,结合不同的应用场景制定合理的控制策略可以提高储能系统经济性。本文从光-储电站建模、考虑电池能量状态(state of energy,SOE)的功率分配策略、提高电站整体收益控制策略三个方面展开研究。首先,结合光伏发电特性和实际工程中光伏发电配备储能的电站架构,结合实际光伏发电数据搭建光伏发电模型,研究适用于光伏发电的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制策略;通过锂电池储能特性建立锂电池和储能变流器(Power Conversion System,PCS)模型,储锂电池模型采用等效电路法,PCS采用电压外环、电流内环控制以提高PCS跟踪电池出力的稳定性。基于Matlab/Simulink搭建光伏-储能并网发电模型,通过仿真验证了在保证系统稳定运行的前提下实现PCS对给定功率的可靠跟踪,同时说明了仿真模型的正确性。其次,结合光-储电站架构和功率输出情况,基于储能系统充放电特性,对大型光储电站的功率分配策略展开研究。提出一种考虑SOE的多储能模块功率分配策略,该策略采用模糊控制,首先通过光伏发电功率和并网功率确定储能充放电功率,结合储能系统充放电状态、SOE情况分配权重并计算储能系统充放电功率,策略考虑储能电站整体SOE均衡度、储能系统SOE均衡度的同时,实现将需求指令在多个储能系统之间进行功率分配,在保证每个储能系统正常运行的同时延长储能系统寿命。最后结合仿真模型,通过对比仿真后的各储能系统充放电功率曲线、SOE曲线验证策略的有效性。然后,为了提高光伏并网收益、降低光伏并网波动性,以光储电站的售电收益与光伏发电成本以及储能电池运行成本(含功率和容量)的差作为目标函数,考虑功率、能量平衡等约束条件,分别从日-前调度优化和日内优化控制两个方面展开研究,最终可以实现在全局最优和局部最优的基础上保证光储电站收益最大化,最后结合实际算例对比分析光伏直接并网、约束不足的光储并网场站控制策略以及计及控制周期间并网波动约束的光储电站日内控制三种情况下的并网波动性和净收益验证了所提方法的有效性。最后,基于本文的研究内容通过Matlab GUI设计一套储能电站控制策略软件,软件包括登录界面、光储系统功率分配界面,使本文的研究成果具备直观性和可操作性。


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