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混合储能系统对风电功率波动的平抑作用研究

陈稿  
【摘要】:随着环境问题日益严重,世界各国对清洁能源、可再生能源发电的关注度也日益提高。近年来,我国风能发电产业获得了飞速的发展。然而,风力发电具有随机性和波动性,所以风电并网会对电网产生冲击,一旦超出了电网的承受范围,就会严重破坏电网的安全性和稳定性。利用储能技术能够较好的平抑风电波动,使输出功率满足一定指标。近年来储能技术也取得了飞速的发展,将几种储能技术组合起来,取长补短,发挥各自优势,能够在提高功率输出能力的同时,延长使用寿命,降低设备成本等。研究混合储能系统(HESS)的功率分配问题,具有十分重要的意义。 本文主要研究以下内容: (1)基于风速预测计算风电场平抑目标功率。在能够较精确的预测风电场输出功率的前提下,利用PSO算法或者其他优化算法来寻求平抑目标功率的最优解,既能够满足两个时间尺度的波动指标,又考虑尽可能地接近预测功率从而降低对设备的需求。 (2)利用PSO算法配置混合储能系统的输出功率。平抑目标功率和实际输出功率的差值就是混合储能系统的期望出力。由于蓄电池能量密度大的特性,优先考虑蓄电池来平抑波动,蓄电池无法平抑的高频波动,则由超级电容来平抑。根据蓄电池的基本特性,总结归纳出蓄电池工作状态下的约束条件,从而计算出蓄电池期望功率的最优解。还进一步定义了蓄电池的充放电状态方程和24小时内的状态转换总量,并将其加到目标函数中,从仿真结果能够看到蓄电池的充放电转换次数有明显地减少,有效地延长了蓄电池使用寿命。 (3)利用一种滤波系数可变的低通滤波算法来实时计算平抑目标功率,再利用PSO算法实时分配超级电容和蓄电池的功率。为了延长蓄电池寿命,同时减少环境污染,我们把超级电容作为优先吸收或释放能量的设备,在超级电容的容量不足时,蓄电池也参与工作。在仿真中可以发现超级电容就可以完成大部分充放电任务,蓄电池的使用率相对较低。这样就可以减少储能设备的负担,降低成本。而且,随着超级电容的荷电状态SOC的变化,功率分配策略也会有实时的调整。这样让超级电容和蓄电池协调工作,取长补短,对于整个系统而言,既最大程度地发挥了设备的优势,又提高了平抑质量。


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