發(fā)布時(shí)間：2020-07-31 16:48

【摘要】：近年來,光伏發(fā)電裝機(jī)容量持續(xù)增加,但是,天氣、太陽輻射、溫度等多種因素對(duì)光伏發(fā)電輸出功率影響比較大。與風(fēng)力發(fā)電相比,光伏發(fā)電瞬時(shí)功率大幅隨機(jī)波動(dòng)程度更為劇烈,隨著其滲透率的提高,為了維持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定,電網(wǎng)需要大幅度增加系統(tǒng)調(diào)頻備用容量。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(battery energy storage system,BESS)具有反應(yīng)速度快、可雙向能量調(diào)節(jié)等優(yōu)勢(shì),能夠通過快速充放電平抑光伏發(fā)電功率的大幅度波動(dòng)。其規(guī)模化應(yīng)用能夠降低電網(wǎng)調(diào)頻備用容量配置需求,為大規(guī)模光伏發(fā)電并網(wǎng)帶來的問題提供了新的解決途徑。但目前BESS成本仍較高,無法完全依賴其應(yīng)對(duì)光伏發(fā)電功率的波動(dòng)問題。鑒于此,本文的主要研究?jī)?nèi)容為高滲透光伏電網(wǎng)中BESS的容量?jī)?yōu)化配置和在線實(shí)時(shí)控制運(yùn)行。本論文的具體研究?jī)?nèi)容如下:在儲(chǔ)能系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化配置方面,提出了考慮爬坡功率有限平抑的儲(chǔ)能配置方法。以鋰離子電池為儲(chǔ)能介質(zhì)對(duì)高滲透率光伏電網(wǎng)進(jìn)行儲(chǔ)能配置。首先,提出了利用有限容量的BESS實(shí)現(xiàn)光伏爬坡功率有限平抑的控制策略,對(duì)光伏發(fā)電功率大幅度波動(dòng)進(jìn)行有限平抑,為容量?jī)?yōu)化提供控制策略支撐。然后,考慮高滲透率光伏電網(wǎng)調(diào)頻容量需求與儲(chǔ)能配置容量的相互制約關(guān)系,建立了儲(chǔ)能投入后調(diào)頻成本計(jì)算的數(shù)學(xué)模型,并以等效收益最大為優(yōu)化目標(biāo)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能容量和功率的優(yōu)化配置。最后,利用遺傳算法(generation algorithm,GA)對(duì)優(yōu)化模型進(jìn)行求解,并通過某高滲透率光伏電網(wǎng)驗(yàn)證所提儲(chǔ)能配置方法的優(yōu)越性。在儲(chǔ)能系統(tǒng)的在線控制運(yùn)行方面,提出了基于模型預(yù)測(cè)控制(model prediction control,MPC)的儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法。考慮到目前光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)誤差比較大且算法復(fù)雜,利用魯棒性比較好的MPC算法對(duì)BESS進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏發(fā)電功率大幅度波動(dòng)的有效平抑。首先,根據(jù)光伏發(fā)電波動(dòng)情況和儲(chǔ)能荷電狀態(tài)(stateofcharging,SOC)確定儲(chǔ)能動(dòng)作狀態(tài)。然后,考慮到電網(wǎng)調(diào)頻費(fèi)用與儲(chǔ)能費(fèi)用的相互制約關(guān)系,以優(yōu)化時(shí)域內(nèi)自動(dòng)發(fā)電控制(automation generation control,AGC)付費(fèi)、儲(chǔ)能調(diào)節(jié)費(fèi)用和過充過放懲罰費(fèi)用等總花費(fèi)最低為目標(biāo),并考慮實(shí)際運(yùn)行過程中的約束條件建立儲(chǔ)能運(yùn)行優(yōu)化模型。在每步優(yōu)化過程中根據(jù)儲(chǔ)能動(dòng)作狀態(tài)對(duì)優(yōu)化模型進(jìn)行求解得到儲(chǔ)能優(yōu)化時(shí)域內(nèi)的BESS控制序列;在執(zhí)行過程中,僅執(zhí)行控制序列的第一步計(jì)算結(jié)果,并通過儲(chǔ)能SOC反饋和光伏發(fā)電實(shí)際出力的更新循環(huán)進(jìn)行優(yōu)化。通過反饋校正和滾動(dòng)優(yōu)化,本文提出的基于MPC的儲(chǔ)能實(shí)時(shí)控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)光伏發(fā)電功率的大幅度波動(dòng)的有效平抑,并獲得較好的經(jīng)濟(jì)效果。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM615;TM715
【圖文】：

其資源豐富、安全可靠、無污染等優(yōu)勢(shì)得到了快速發(fā)展？２］。２０１７年我國(guó)新增光逡逑伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)５３．０６ＧＷ，同比增長(zhǎng)５３．６２％；截至２０１７年底，我國(guó)累積裝機(jī)容逡逑量為１３０．２５ＧＷ，穩(wěn)居世界第一，我國(guó)光伏發(fā)電發(fā)展速度如圖１－１所示。世界各國(guó)逡逑裝機(jī)容量也呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)，尤其是印度等新興國(guó)家發(fā)展迅速。美國(guó)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)逡逑ＧＴＭ邋Ｒｅｓｅａｒｃｈ預(yù)測(cè)２０１８年全球光伏新增裝機(jī)容量將達(dá)到１０６ＧＷ。光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)逡逑得以迅速發(fā)展一方面在于各個(gè)國(guó)家和地區(qū)對(duì)光伏發(fā)電的大力支持，另一方面在于逡逑光伏發(fā)電組件成本的下降。許多國(guó)家和地區(qū)認(rèn)識(shí)到光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)，積極制逡逑定相關(guān)政策，鼓勵(lì)和支持光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，比如制定上網(wǎng)電價(jià)和可再生能源逡逑購買方式等。我國(guó)在２０１３年８月２６日發(fā)布補(bǔ)貼價(jià)格通知，明確規(guī)定對(duì)分布式光伏逡逑發(fā)電實(shí)行補(bǔ)貼政策，補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為０．４２元／千瓦時(shí)，這一政策極大地促進(jìn)了我國(guó)光伏逡逑發(fā)電的發(fā)展［３］［４］。此外，光伏組件成本的降低也是近幾年光伏發(fā)電得以迅速發(fā)展逡逑的重要因素。２００４年歐洲光伏組件平均成本為５歐／ＷＰ

邐儲(chǔ)能充電逡逑圖１－２儲(chǔ)能系統(tǒng)平滑光伏輸出圖邐圖１0儲(chǔ)能系統(tǒng)解決光伏限發(fā)問題逡逑受益于智能電網(wǎng)和新能源發(fā)電的發(fā)展，儲(chǔ)能技術(shù)呈現(xiàn)規(guī)�；l(fā)展的態(tài)勢(shì)，各逡逑國(guó)都不斷有新政策出臺(tái)促進(jìn)儲(chǔ)能項(xiàng)目的發(fā)展。日本ＮＥＤＯ在２００９年就針對(duì)各種儲(chǔ)逡逑能技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究規(guī)劃，尤其重視鋰離子電池、鈉硫電池等新型電化學(xué)電逡逑池的發(fā)展［１９］；美國(guó)也在２０１０年發(fā)布了各種新型電池的相關(guān)技術(shù)報(bào)告，并在２０１２年逡逑開始加大了電池和能源存儲(chǔ)技術(shù)研發(fā)投入；近幾年隨著可再生能源的大力發(fā)展，逡逑我國(guó)儲(chǔ)能項(xiàng)目發(fā)展也非常迅速，儲(chǔ)能市場(chǎng)潛力巨大。逡逑目前，儲(chǔ)能技術(shù)歸納起來主要分為三大類：機(jī)械儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能和電磁儲(chǔ)逡逑能，具體分類如圖１－４所示［２Ｑ－２１］。據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟（ＣＮＥＳＡ）項(xiàng)目庫逡逑統(tǒng)計(jì)分析

１鉛酸電池逡逑圖ｉ－４儲(chǔ)能技術(shù)分類逡逑不同儲(chǔ)能方式的能量功率等級(jí)和應(yīng)用具體如圖１－５所示為解決大規(guī)模光逡逑伏發(fā)電并網(wǎng)，可考慮采用電化學(xué)電池減輕系統(tǒng)調(diào)頻的壓力，適用的電化學(xué)儲(chǔ)能包逡逑括鉛酸蓄電池、鋰離子電池、鎳金屬氫化物電池和鎳鎘電池等；為應(yīng)對(duì)系統(tǒng)調(diào)峰逡逑需求，減小棄光量，可采用充放電周期長(zhǎng)的儲(chǔ)能方式，主要包括抽水蓄能、壓縮逡逑空氣儲(chǔ)能、鈉硫電池等形式。逡逑１００邋￣逡逑＾邋１0邋＾逡逑Ｓ邋Ａ邐—３逡逑、、、、、、、逡逑°－００１適合電能質(zhì)量和ＵＰＳ邐合旋轉(zhuǎn)備用、逡逑°＇邋000（１．邋００１邋０．０１邋０．１邋１邋１０邋１００邋１０００邋１００００逡逑額定功率／ＭＷ逡逑圖１－５不同儲(chǔ)能方式的能量功率等級(jí)逡逑近年來，電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)成為各國(guó)儲(chǔ)能研宄的重點(diǎn)研發(fā)和創(chuàng)新領(lǐng)域。僅２０１６逡逑年新增規(guī)劃和在建儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)模達(dá)１６６７．６ＭＷ，發(fā)展?jié)摿Ρ容^大。就區(qū)域發(fā)展而逡逑５逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2776740