【摘要】：隨著化石能源危機、溫室效應等問題的日益突出,風力發(fā)電得到了快速發(fā)展。然而,由于受風速和自身技術特點的限制,風電出力具有隨機性、難預測性和可調度性差等特點。隨著風電容量在電力系統(tǒng)中所占比例的增加,大規(guī)模風電的集中接入會增加電網(wǎng)在功率平衡和穩(wěn)定控制問題的復雜性,給電力系統(tǒng)的安全運行帶來巨大的挑戰(zhàn)。而儲能技術具有快速響應能力,有助于實現(xiàn)電力系統(tǒng)在各種工況下的功率和能量平衡,對于提高電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行和風電利用率具有重要意義。 本文深度剖析風電出力的特性,提出了基于小波變換理論對風電出力進行多時間尺度建模的思想。采用小波變換得到對風電出力變化的時頻特性,通過對風電出力變化的時頻特性分析,進而得到風電出力在不同時間尺度變化周期下的出力特點。通過數(shù)據(jù)測試,結果表明了基于小波變換理論對風電出力進行多時間尺度分析的優(yōu)越性。結合幾種相對成熟的儲能電源的運行特性,給出儲能電源在含風電電力系統(tǒng)中的運行方式,提出了含大規(guī)模風電電力系統(tǒng)中儲能電源的優(yōu)化配置思路。從電力系統(tǒng)規(guī)劃的角度,針對含大規(guī)模風電電力系統(tǒng)中儲能電源的優(yōu)化配置問題,對基于平滑風電出力短時波動性的儲能電源容量優(yōu)化配置、基于彌補風電出力預測誤差的儲能電源容量優(yōu)化配置、基于含風電電力系統(tǒng)調峰需求的儲能電源容量優(yōu)化配置等三個方面的問題做了專題研究。在此基礎上,提出了基于分解協(xié)調的含風電電力系統(tǒng)的多元儲能電源優(yōu)化配置方法。 研究并提出了一種平滑風電短時波動性的儲能電源充放電功率優(yōu)化方法,并建立了儲能電源容量優(yōu)化配置模型。針對風電的短期波動性,提出了一種考慮前瞻性效應的儲能電源優(yōu)化運行方法(PSPE)。該方法以控制風電出力相鄰兩個時間段的波動幅度為目標,在儲能電源的充放電策略中,考慮了前瞻周期Tval內的風電出力波動對當前時刻充放電決策的影響,使得儲能的充放電功率優(yōu)化更加全局化。并采用多階段時序滾動優(yōu)化方法來制定整個周期內的儲能電源充放電功率,獲得最大化的平滑效果。在此基礎上,以風電儲能聯(lián)合系統(tǒng)的的總費用最小為目標,建立了儲能電源容量優(yōu)化配置模型。結果表明,提出的方法能夠更加有效的改善風電出力的短期波動性,從而以較小的投資成本獲得最大化的平滑效果。 研究了基于彌補風電預測誤差的儲能電源容量優(yōu)化配置方法。針對風電出力預測誤差對接入系統(tǒng)功率平衡的影響,結合風電接入系統(tǒng)的負荷特性及常規(guī)機組調節(jié)特性,提出了以新型儲能彌補風電預測誤差帶來的功率不平衡為目標的儲能與含風電系統(tǒng)協(xié)調優(yōu)化運行的方法。該方法首次考慮優(yōu)先利用常規(guī)機組的冗余調節(jié)容量來調節(jié)風電預測誤差,其次利用儲能裝置彌補常規(guī)機組吸收后的風電預測誤差,并對儲能裝置的運行狀態(tài)進行優(yōu)化�；趦δ艿淖顑�(yōu)運行狀態(tài),研究儲能裝置在系統(tǒng)中補償風電預測誤差的容量需求,在風電并網(wǎng)系統(tǒng)的風電利用率、供電可靠性以及系統(tǒng)經(jīng)濟性之間取得一個最優(yōu)的平衡。 研究了基于含風電電力系統(tǒng)調峰需求的儲能電源優(yōu)化配置問題。針對風電出力的隨機性、難預測性等特點,借鑒well-being思想,建立了含風電電力系統(tǒng)調峰容量需求模型。在此基礎上,基于系統(tǒng)的邊際發(fā)電成本,提出了抽水蓄能電站抽水／發(fā)電功率優(yōu)化方法。進而,建立了基于含風電電力系統(tǒng)調峰需求的抽水蓄能電站容量優(yōu)化模型。模型綜合抽水蓄能電站的投資成本及其給系統(tǒng)帶來的運行成本效益和容量成本效益,對抽水蓄能給系統(tǒng)帶來的凈收益進行評估。應用本文提出的模型對一個測試系統(tǒng)進行仿真計算和分析,結果證明了本文模型的有效性和合理性。 根據(jù)不同時間尺度變化周期的風電出力對儲能電源配置種類及容量需求的特點,指出考慮不同儲能電源重合作用的耦合區(qū)域,對多元儲能電源進行協(xié)調優(yōu)化配置的必要性。以前面三部分研究為基礎,提出了基于分解協(xié)調的含風電電力系統(tǒng)的多元儲能優(yōu)化配置方法�；陲L電在不同時間尺度變化周期的出力分量,將含風電的電力系統(tǒng)多元儲能優(yōu)化配置問題分解為各個子模型。在子模型單獨優(yōu)化的基礎上,考慮不同時間尺度下儲能電源之間重合作用的耦合區(qū)域,對多元儲能的配置進行協(xié)調優(yōu)化,使得優(yōu)化結果更加全局。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM614

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本文編號：2557349