【摘要】：大規(guī)模可再生能源的開發(fā)利用能有效緩解化石燃料緊缺和環(huán)境污染問題。為實(shí)現(xiàn)以風(fēng)電為代表的可再生能源發(fā)電友好接入,需要通過調(diào)動儲能參與的方法構(gòu)建有功功率相對可控的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。其中,電化學(xué)儲能由于有功功率調(diào)節(jié)靈活、響應(yīng)速度快且受環(huán)境約束較小得到了廣泛應(yīng)用。推動儲能與可再生能源場站作為聯(lián)合體參與電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化,可實(shí)現(xiàn)提升風(fēng)電消納能力、為電網(wǎng)提供輔助服務(wù)等功能。本文結(jié)合我國大規(guī)模風(fēng)電匯集地區(qū)棄風(fēng)限電的實(shí)際情況,開展風(fēng)儲能聯(lián)合電站有功協(xié)調(diào)控制研究,主要工作和成果如下:從風(fēng)電波動性和隨機(jī)性兩方面開展風(fēng)電運(yùn)行特性分析。在風(fēng)電波動性的研究中,歸納了風(fēng)電功率波動計(jì)算的常見方法,統(tǒng)計(jì)得到多個(gè)分鐘級時(shí)間尺度下風(fēng)電波動的概率密度分布。研究表明,隨著時(shí)間尺度的增加,風(fēng)電波動概率分布呈現(xiàn)峰度降低,帶寬增加的規(guī)律。在風(fēng)電隨機(jī)性的研究中,采用非參數(shù)核密度估計(jì)法分區(qū)間計(jì)算了風(fēng)電預(yù)測誤差的概率密度分布,并計(jì)算出風(fēng)電預(yù)測功率在給定置信度下的置信區(qū)間,為后續(xù)研究中考慮風(fēng)電預(yù)測誤差提供參考。在風(fēng)儲聯(lián)合電站發(fā)電指標(biāo)跟蹤研究中,提出兼顧發(fā)電指標(biāo)跟蹤效果與儲能安全運(yùn)行的兩階段有功功率控制策略并建立優(yōu)化模型。日前階段依據(jù)風(fēng)電場預(yù)測功率進(jìn)行發(fā)電指標(biāo)初步分配,建立考慮風(fēng)電區(qū)間預(yù)測誤差的發(fā)電指標(biāo)跟蹤優(yōu)化模型,采用改進(jìn)粒子群算法進(jìn)行求解;實(shí)時(shí)階段在日前優(yōu)化的基礎(chǔ)上將實(shí)時(shí)的發(fā)電指標(biāo)動態(tài)調(diào)整過程納入考慮,并參考日前優(yōu)化結(jié)果對儲能的有功功率進(jìn)行修正。最后采用對比分析的方法通過算例驗(yàn)證了該優(yōu)化模型的有效性。算例表明,儲能可以改善發(fā)電指標(biāo)跟蹤效果,提高發(fā)電指標(biāo)利用率,促進(jìn)風(fēng)電消納。相比于儲能高充低放策略,本文的優(yōu)化策略以放棄部分風(fēng)電消納空間、劣化部分跟蹤效果為代價(jià)保證儲能工作在正常區(qū),避免了儲能退出帶來的安全問題。在考慮二次調(diào)頻的風(fēng)儲聯(lián)合電站有功控制研究中,以聯(lián)合電站收益最大以及棄風(fēng)電量最小為目標(biāo)函數(shù)建立優(yōu)化模型。考慮到參與二次調(diào)頻輔助服務(wù)市場時(shí)儲能為了響應(yīng)調(diào)頻信號,有功功率會發(fā)生頻繁的變動,因此在優(yōu)化模型中計(jì)及了儲能等效壽命折損產(chǎn)生的費(fèi)用�？紤]到兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)量綱和數(shù)量級方面的差異,采用多目標(biāo)粒子群算法結(jié)合優(yōu)劣解距離法對模型進(jìn)行求解并篩選出最優(yōu)值。算例表明,優(yōu)化結(jié)果對風(fēng)儲聯(lián)合電站次日有功功率安排和參與二次調(diào)頻輔助服務(wù)市場的調(diào)頻容量上報(bào)有指導(dǎo)意義。
【圖文】：

具備建設(shè)風(fēng)電的先天條件。如圖 1-1，過去十余強(qiáng)勁，并網(wǎng)容量增長超過 100 倍。2011 年風(fēng)電裝機(jī)總?cè)菀�，風(fēng)電新增裝機(jī)容量也常年保持世界首位。但是，受制和配套調(diào)峰機(jī)組建設(shè)，我國風(fēng)電保持高速發(fā)展的同時(shí)卻面的尷尬局面。2017 年全國總棄風(fēng)量高達(dá) 419 億千瓦時(shí)，3]。尤其是千萬千瓦級大規(guī)模風(fēng)電匯集的“三北”地區(qū)，電量的 98.71%，東北、華北、西北的棄風(fēng)率更是分別高.17%。

電有優(yōu)先全額接納的能力，將風(fēng)電預(yù)測功率作為跟蹤目標(biāo)具有合理性，，相關(guān)研究主要側(cè)重于對控制策略的改進(jìn)。幾種常見策略及其優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)于圖 1-3，大體可分為只考慮當(dāng)前充放電需求的當(dāng)前控制策略，以及考慮未來時(shí)段儲能需求的超前控制策略。前者在儲能容量充足的情況下基本能滿足跟蹤要求，否則需要考慮使用后者。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM73

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2619043