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储能系统平抑风电场功率波动研究

李文斌  
【摘要】:随着全球能源和环境问题的日益突出,风能作为一种清洁的可再生能源,其全球蕴藏量极为丰富,大力发展风力发电可以改善世界能源供给结构,缓解全球能源紧张和环境污染等问题,为人类社会的可持续发展做出重要贡献。然而,随着并网风电场规模的不断增大,风电功率的随机性和波动性对电力系统的影响越来越明显。大规模风电并网后对电网安全性、稳定性以及调度带来很大的影响,如果这些问题得不到有效的解决,不仅会危及到电网的安全稳定运行,而且会制约风力发电大规模的发展。 本文以平抑并网风电场输出功率波动,减小风电场并网对电力系统不利影响为目的,提出了一种以双馈风力发电机为基础,集中配置储能系统的新型风力发电系统方案,对风电场输出功率波动平抑策略,储能系统功率和容量选取以及混合储能系统协调控制等问题进行了研究。 首先,根据电网运行调度部门对风电场输出功率的两种不同要求,分别提出了并网风电场输出功率波动平抑策略。 策略一,以减小并网风电场输出功率波动变化率为出发点,分析了基于低通滤波原理的储能系统平滑时间常数和平抑效果关系,提出了一种新的平滑时间常数选取方法和基于正态分布的储能系统功率计算和容量选取方法,并利用实际风电场数据加以分析验证。 策略二,根据风电功率预测制定风电场分时段输出功率上限值,风电场在储能系统的配合下按照功率上限值出力。分析了风电场和储能系统协调运行优化输出方案,讨论了不同时间段划分对储能容量大小的影响,最后对风电场全年数据进行统计得出储能系统合理容量。 其次,结合超级电容器和蓄电池储能方式各自特点,提出了一种混合储能系统用于平抑风电场输出功率波动的方案,设计了混合储能系统的协调控制方案。分析了超级电容器储能单元对提升混合储能系统输出功率,优化蓄电池储能单元充放电功率,减小充放电循环次数的影响。


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