風(fēng)資源的波動性決定了風(fēng)電場有功輸出的不穩(wěn)定性。隨著風(fēng)電場規(guī)模的不斷擴(kuò)大和風(fēng)電穿透率的增加,大容量風(fēng)電接入給電網(wǎng)調(diào)度和穩(wěn)定運(yùn)行帶來了許多挑戰(zhàn),導(dǎo)致了大量棄風(fēng)難題。壓縮空氣儲能具有存儲容量大、工作壽命長等優(yōu)點(diǎn),是未來最具潛力的電網(wǎng)大容量儲能系統(tǒng)發(fā)展方向之一。本文研究了壓縮空氣儲能系統(tǒng)用于平抑風(fēng)電出力功率波動的控制與建模仿真,對解決風(fēng)電消納問題具有重要意義。本文首先開展了壓縮空氣儲能系統(tǒng)模型和雙饋風(fēng)機(jī)模型研究,搭建了壓縮空氣儲能系統(tǒng)仿真模型,并對模型進(jìn)行了熱力特性分析。然后,從電網(wǎng)功率調(diào)度指令的角度提出了風(fēng)儲聯(lián)合系統(tǒng)功率平抑控制策略,使壓縮空氣儲能與風(fēng)電系統(tǒng)協(xié)同控制,實(shí)現(xiàn)壓縮空氣儲能系統(tǒng)在最佳工作狀態(tài)下運(yùn)行。基于對功率平抑策略的分析,設(shè)計(jì)了壓縮空氣儲能系統(tǒng)最大效率跟蹤控制策略,該控制策略的主要思想是在滿足壓縮空氣儲能系統(tǒng)約束條件下,通過調(diào)節(jié)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速,使壓縮效率/膨脹效率保持在最大效率點(diǎn)附近。最后,搭建了 15MW小型風(fēng)儲聯(lián)合集成系統(tǒng)仿真模型,分別仿真了壓縮空氣儲能投入或切出時(shí)風(fēng)電并網(wǎng)處的有功出力特性曲線,其仿真結(jié)果表明了本文提出的風(fēng)儲聯(lián)合系統(tǒng)控制策略的可行性。 

【文章來源】：華北電力大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１我國近十年的風(fēng)電新增裝機(jī)和累計(jì)裝機(jī)容量示意圖??在新能源發(fā)電行業(yè)中，造成棄風(fēng)現(xiàn)象的因素是多方面的

能具有規(guī)模大、運(yùn)行年限長等優(yōu)點(diǎn)，在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中引入壓縮空氣儲能系統(tǒng)，??能夠充分實(shí)現(xiàn)兩者優(yōu)勢互補(bǔ)，提高系統(tǒng)的整體效率。本文研宄的風(fēng)儲聯(lián)合系統(tǒng)??如圖２－１所示，風(fēng)電場由多臺雙饋異步風(fēng)機(jī)組成并入大電網(wǎng)，壓縮空氣儲能系??統(tǒng)經(jīng)變流器并聯(lián)在風(fēng)電場并網(wǎng)處，通過控制儲能系統(tǒng)的最大效率跟蹤模塊和功??率平抑模塊調(diào)節(jié)壓縮空氣儲能系統(tǒng)的工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)風(fēng)儲聯(lián)合系統(tǒng)向電網(wǎng)輸送穩(wěn)??定的有功功率（為了便于說明，圖中的壓縮機(jī)表示儲能過程，膨脹機(jī)表示釋能??過程并放在一起說明）。當(dāng)儲能系統(tǒng)處于儲能階段時(shí)，永磁同步電機(jī)（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ??ＭａｇｎｅｔＳｙｎｃｈｒｐｎｏｕｓＭｏｔｏｒ，簡稱ＰＭＳＭ）工作在電動機(jī)模式，消耗電網(wǎng)中多余??電能驅(qū)動壓縮機(jī)完成儲能過程；當(dāng)儲能系統(tǒng)處于釋能階段時(shí)，ＰＭＳＭ工作在發(fā)??電模式，膨脹機(jī)通過膨脹發(fā)電向電網(wǎng)供應(yīng)電能完成釋能過程。??本章節(jié)主要建立壓縮空氣儲能系統(tǒng)與雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，圖??中的儲能系統(tǒng)最大效率控制、功率平抑控制策略及變流器控制的相關(guān)部分

文研究目的是壓縮空氣儲能系統(tǒng)用于風(fēng)電出力波動性的平抑問題，因此本節(jié)建??立壓縮空氣儲能系統(tǒng)的熱力模型，從能量轉(zhuǎn)換的角度來分析風(fēng)電功率與儲能能??量的轉(zhuǎn)換關(guān)系。傳統(tǒng)的壓縮空氣儲能系統(tǒng)原理如圖２－２所示，主要包含熱力設(shè)??備與電氣設(shè)備兩個(gè)部分，本小節(jié)研宄的熱力設(shè)備數(shù)學(xué)模型包括空氣壓縮機(jī)、換??熱器、換熱介質(zhì)、儲氣室、加熱器與膨脹機(jī)。儲能系統(tǒng)的工作過程可分為儲能??階段與釋能階段［２５］。??空氣入口?＇‘空氣出口??電動發(fā)電機(jī)??電能—ｈ?Ｍ?｝一一縮?脹?一？－（?Ｇ?）—？電能??ｖ＿ｙ?［ｊｕ－??換熱器加熱器??Ｉ?Ｉ??儲氣室??圖２－２壓縮空氣儲能原理圖??儲能階段過程中，電動機(jī)將消耗電網(wǎng)中多余的電能驅(qū)動空氣壓縮機(jī)將空氣??壓縮成高溫高壓氣體，經(jīng)換熱器與換熱介質(zhì)進(jìn)行熱量交換，空氣降溫后進(jìn)入儲??氣室以低溫高壓氣體的方式儲存。??釋能階段過程中，在電力系統(tǒng)需要電能時(shí)，釋放儲氣室的高壓低溫空氣，??進(jìn)入加熱器與助燃燃料混合后進(jìn)入發(fā)電機(jī)組發(fā)電。膨脹機(jī)做功之后排出的低溫??低壓氣體則被回收儲存或用于其他用途。??其他形式的壓縮空氣儲能系統(tǒng)原理和上述傳統(tǒng)壓縮空氣儲能系統(tǒng)類似，如??現(xiàn)有工程上應(yīng)用的先進(jìn)絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)不同點(diǎn)在于：儲能階段將換熱器??換熱的熱量進(jìn)行儲存為膨脹發(fā)電階段供應(yīng)熱能，減少釋能階段助燃所需的化石??燃料，能夠減少污染和提高系統(tǒng)的整體效率。??在本章節(jié)的壓縮空氣儲能系統(tǒng)熱力學(xué)模型中

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本文編號：2962254