【摘要】：隨著可再生能源發(fā)電系統(tǒng)滲透率的逐年提升,其固有的隨機性和波動性給電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行帶來了諸多挑戰(zhàn)。而常規(guī)電源由于響應(yīng)時間長、爬坡速率低,已不能完全滿足新能源接入的需求。因此,為未來電網(wǎng)配備合理的儲能設(shè)備以保證可再生能源利用的靈活性和電力系統(tǒng)的柔性顯得尤為重要。在這個背景下,各類儲能技術(shù)得到了快速的發(fā)展,其中抽水蓄能應(yīng)用最為廣泛。在夏、冬兩季,用電負荷較為緊張,抽水蓄能主要應(yīng)用于調(diào)峰來緩解常規(guī)機組的壓力;但在春、秋季節(jié),用電需求量相對較小,調(diào)峰壓力不大,抽水蓄能可以作為優(yōu)質(zhì)的調(diào)頻資源輔助火電機組參與系統(tǒng)調(diào)頻。但若將抽水蓄能作為主調(diào)頻電廠,則需要配置足夠的備用容量,會導致經(jīng)濟效益不夠理想,因此可以考慮結(jié)合電池儲能來作為補充調(diào)頻電源,在改善調(diào)頻效果的同時,保證調(diào)頻的經(jīng)濟效益。本文圍繞電池儲能參與含抽水蓄能的電網(wǎng)調(diào)頻問題,對電池儲能參與含抽水蓄能的電網(wǎng)調(diào)頻的運行原理、系統(tǒng)建模、模型仿真、容量配置以及經(jīng)濟性評估等理論方法與技術(shù)展開研究。首先,系統(tǒng)地論述了電力系統(tǒng)一、二次調(diào)頻的基本原理,構(gòu)建了常規(guī)機組調(diào)頻元件模型,基于所構(gòu)建的調(diào)頻元件模型,構(gòu)建了單區(qū)域與兩區(qū)域負荷頻率控制模型;闡述了對電網(wǎng)調(diào)頻具有一定影響的非線性因素,在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了包含非線性因素的兩區(qū)域負荷頻率控制模型;基于抽水蓄能機組的運行特性,在分別建立發(fā)電工況與抽水工況下的抽水蓄能機組模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合非線性環(huán)節(jié)綜合考量,構(gòu)建了發(fā)電工況與抽水工況下考慮非線性因素的含抽水蓄能機組的兩區(qū)域負荷頻率控制模型,并對該模型進行了仿真檢驗。其次,分析了電池儲能參與含抽水蓄能的電網(wǎng)調(diào)頻的可行性與必要性;闡述在電網(wǎng)調(diào)頻場景中電池儲能的主導特性參數(shù),以電池單體為基礎(chǔ)構(gòu)建了新型電池儲能等效模型;在含抽水蓄能的兩區(qū)域電網(wǎng)場景下,構(gòu)建了電池儲能參與含抽水蓄能的兩區(qū)域負荷頻率控制模型,并對該模型進行了仿真檢驗。最后,基于經(jīng)驗模態(tài)分解技術(shù),分別闡述了電池儲能與抽水蓄能的功率與容量配置方法,并對這兩種儲能參與電網(wǎng)調(diào)頻的經(jīng)濟性進行了評估,基于成本—效益模型構(gòu)建了電池儲能調(diào)頻效益評估模型,基于等效替代法構(gòu)建了抽水蓄能調(diào)頻效益評估模型;結(jié)合電網(wǎng)中ACE信號,對混合儲能參與二次調(diào)頻的效果進行了參數(shù)定義;在調(diào)頻效果最優(yōu)和調(diào)頻經(jīng)濟性最佳這兩個目標下對常規(guī)機組與混合儲能進行了容量配置;根據(jù)仿真運行結(jié)果,對本文的配置及運行控制方法進行技術(shù)經(jīng)濟性評價,為該方法的實際應(yīng)用提供參考。
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TV743;TM73
【圖文】：

空氣、抽水蓄能、飛輪、超導等），電化學儲能（鉛酸、鎳氫、鎳鎘、超級電容、逡逑鋰電池、燃料電池、液流電池等）和相變儲能（冰蓄冷、儲熱等）。表１．１和表逡逑１．２為幾種主要儲能形式的技術(shù)經(jīng)濟性參數(shù)，圖１．１為各類儲能典型功率等級及應(yīng)逡逑用場景。由圖表可知，各類儲能在功率等級、放電時間、能量／功率密度、響應(yīng)時逡逑間、循環(huán)壽命、單位成本等方面均具有明顯的差異性。逡逑邐表１．１各類儲能的技術(shù)經(jīng)濟比較邐逡逑典型額定邐能量／功率密度邐自放電（每逡逑儲能類型邐放電時間邐邋響應(yīng)時間逡逑功率／ＭＷ邐Ｗ邋ｈ／ｋｇ邋Ｗ／ｋｇ邋天）／％逡逑抽水蓄能邐１００￣５０００邐４？１０ｈ邐０．５－１．５邐—邐很小邐ｍｉｎ級逡逑壓縮空氣邐１００？３００邐ｌ￣２０ｈ邐３０－６０邐＿邐較小邐ｌｓ－１５ｍｉｎ逡逑儲能逡逑飛輪儲能邐０．００５￣１．５邐１５ｓ￣１５ｍｉｎ邐５－１３０邐４００－１６００邐１００邐ｍｓ邋級逡逑

１．２．２抽水蓄能研究現(xiàn)狀與發(fā)展逡逑我國儲能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出多元發(fā)展的良好態(tài)勢，其中抽水蓄能的發(fā)展尤為迅猛，逡逑在各類儲能發(fā)展中占據(jù)著主導地位。圖１．２為我國抽水蓄能裝機分年度運行容量，逡逑從圖中可以看出，近十年來抽水蓄能裝機容量逐年遞增，其中，２０１７年的裝機容逡逑量較２０１６年增長了邋１０％，較１９９７年增長了將近１７倍。逡逑３５００逡逑３０００逡逑嚴邋２８６９逡逑２５００邐Ｘ逡逑２３０３逡逑２０００逡逑＞＾１８６９３逡逑１５００逡逑１０００邐／逡逑＾邋８９４．５逡逑ｓ00逡逑Ｏ邋？邋１１１逡逑１９６８邐１９９１邐１９９３邐１９９５邐１９９７邐１９９９邐２００１邐２００５邐２００７邐２００９邐２０１１邐２０１３邐２０１５邐２０１７逡逑圖１．２抽水蓄能裝機分年度運行容量（萬千瓦）逡逑我國目前抽水蓄能的發(fā)展態(tài)勢良好。在《水電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》里明確逡逑指出，“十三五”將加快蓄能電站的建設(shè)，以適應(yīng)新能源大規(guī)模開發(fā)需要，保障逡逑電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。截至目前，中國抽水蓄能電站裝機容量已居世界第一，逡逑在運規(guī)模２８４９萬千瓦，在建規(guī)模達３８７１萬千瓦。預計到２０２０年，運行總?cè)萘繉㈠义线_４０００萬千瓦。２０１８年在建的抽水蓄能電站自內(nèi)蒙古自治區(qū)至海南省，共計１１逡逑４逡逑

市場預計將從２０１８年的１９．８億美元增長到２０２３年的８５．４億美元，期間復合年增逡逑長率為３３．９％。逡逑在國內(nèi)，電化學儲能的裝機規(guī)模正穩(wěn)步增長。圖１．４為２０００－２０１７年電化學逡逑儲能累計裝機規(guī)模，２０１７年為３１８．１ＭＷ，占比為１．１％，相比２０１６年增長１８％。逡逑據(jù)相關(guān)報告顯示，截至２０１７年第三季度，中國新增投運儲能項目的裝機規(guī)模為逡逑２２．８ＭＷ，同比增長１１４％，環(huán)比增長１％。逡逑全國投運電化學儲能項目的累計裝機規(guī)模（２０００２０１７）逡逑３５０逡逑３１８．１逡逑３００逡逑２７０．４逡逑￡邋Ｉ邋Ｉ逡逑ｉ邐ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ逡逑Ｑ邐■■■■邐■■■■邐ＨＢｉＨｉ邐■■■■邐■Ｈｈ邐■■■■邐■■■■逡逑２０００－２０１０邐２０１１邐２０１２邐２０１３邐２０１４邐２０１５邐２０１６邐２０１７逡逑圖丨．４全國投運電化學儲能項目的累計裝機規(guī)模（邋２０００－２０１７）逡逑電化學儲能在應(yīng)用方面也取得了實質(zhì)性的進展。在我國，深圳寶清電池儲能逡逑６逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2757722