【摘要】：風(fēng)力發(fā)電技術(shù)迅速發(fā)展,帶來了經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。但因風(fēng)能間歇性、波動性、隨機性和不確定性的特點,也給電力系統(tǒng)安全優(yōu)質(zhì)運行帶來諸多問題,尤其在高風(fēng)電滲透率系統(tǒng)中頻率穩(wěn)定問題更為突出,僅依靠傳統(tǒng)調(diào)頻方法已不能滿足系統(tǒng)頻率穩(wěn)定要求。在對雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機和電池儲能系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成、運行方式、運行特性和控制方式分析的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地研究了兩者的調(diào)頻特性、控制系統(tǒng)、控制策略,并建立了相關(guān)模型。為了實現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)頻,雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機附加頻率響應(yīng)單元,通過轉(zhuǎn)子動能控制或減載運行參與系統(tǒng)調(diào)頻;電池儲能系統(tǒng)采用下垂控制,通過快速調(diào)節(jié)其有功功率輸出以響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化。通過分析風(fēng)、儲、火的調(diào)頻特性,三者在調(diào)頻速度以及調(diào)頻容量方面存在互補性,即儲能系統(tǒng)調(diào)頻速度快調(diào)頻容量小、火電機組調(diào)頻速度慢調(diào)頻容量大、風(fēng)電機組調(diào)頻速度與調(diào)頻容量居中,分析了采用聯(lián)合一體化調(diào)頻的可行性。針對系統(tǒng)一次調(diào)頻,提出基于分頻原理確定三者有功出力的調(diào)頻策略,設(shè)計和實現(xiàn)了分頻器系統(tǒng),不僅提高了系統(tǒng)調(diào)頻速度也保證了調(diào)頻質(zhì)量。針對系統(tǒng)二次調(diào)頻,在考慮一次調(diào)頻容量需求的條件下,提出基于區(qū)域控制準(zhǔn)則的聯(lián)合調(diào)頻策略,該策略計及機組備用大小、經(jīng)濟(jì)性、安全性和區(qū)域控制等要求,減輕火電機組調(diào)頻負(fù)擔(dān),有利于系統(tǒng)頻率快速穩(wěn)定。在MATLAB/Simulink平臺,針對算例系統(tǒng)建立了風(fēng)儲火聯(lián)合系統(tǒng)的仿真模型,并開展了仿真研究,結(jié)果表明所提出的聯(lián)合調(diào)頻策略較傳統(tǒng)調(diào)頻方式更適合于高風(fēng)電滲透率的電力系統(tǒng)調(diào)頻。針對風(fēng)儲火聯(lián)合調(diào)頻系統(tǒng)中儲能容量的優(yōu)化,本文提出綜合考慮調(diào)頻技術(shù)要求和經(jīng)濟(jì)性要求以實現(xiàn)儲能容量最小為優(yōu)化目標(biāo),為此建立了基于電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的儲能容量的多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,為避免陷入局部最優(yōu)解,采用帶精英策略的非支配排序遺傳算法求解以獲得優(yōu)化容量,并通過算例驗證其有效性。
【圖文】：

圖 1.1 2017-2022 年全球風(fēng)電總裝機容量預(yù)測我國風(fēng)電行業(yè)發(fā)展也已駛?cè)肟燔嚨�，，如圖 1.2 所示。在 2017 年全球各國風(fēng)電累計裝機容量份額和新增裝機容量份額的前三名中，中國占比為 35%和 37%，美國占比 17%和 13%，德國占比 10%和 13%，可以看出，我國風(fēng)電發(fā)展水平在全球處于領(lǐng)先地位。如圖 1.3 所示，我國風(fēng)電并網(wǎng)裝機容量在全部發(fā)電設(shè)備裝機總量中的占比也在持續(xù)提高，由 2011 年的 4.4%增長至 2017 年的 9.2%，足以說明我國風(fēng)電發(fā)展的快速性。到 2017 年，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為我國推動清潔能源發(fā)電的重要途徑，發(fā)電量已達(dá)到 3057 億千瓦時，占全社會用電量的 4.8%。

圖 1.1 2017-2022 年全球風(fēng)電總裝機容量預(yù)測我國風(fēng)電行業(yè)發(fā)展也已駛?cè)肟燔嚨�，如圖 1.2 所示。在 2017 年全球各國風(fēng)電累計裝機容量份額和新增裝機容量份額的前三名中，中國占比為 35%和 37%，美國占比 17%和 13%，德國占比 10%和 13%，可以看出，我國風(fēng)電發(fā)展水平在全球處于領(lǐng)先地位。如圖 1.3 所示，我國風(fēng)電并網(wǎng)裝機容量在全部發(fā)電設(shè)備裝機總量中的占比也在持續(xù)提高，由 2011 年的 4.4%增長至 2017 年的 9.2%，足以說明我國風(fēng)電發(fā)展的快速性。到 2017 年，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為我國推動清潔能源發(fā)電的重要途徑，發(fā)電量已達(dá)到 3057 億千瓦時，占全社會用電量的 4.8%。
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM73

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本文編號：2602341