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應(yīng)用于改善風(fēng)電并網(wǎng)特性的儲(chǔ)能集群控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì),碩士學(xué)位論文,共80頁。
摘要
隨著化石能源資源供應(yīng)的日益緊張,大規(guī)模開發(fā)利用新能源和可再生能源,對保障能源穩(wěn)定供應(yīng)、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、減少溫室氣體排放、帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)升級具有重要意義。儲(chǔ)能系統(tǒng)因其具有靈活的控制功率輸出的能力,因此可以解決可再生能源發(fā)電的間歇性和隨機(jī)波動(dòng)性問題,緩解高峰負(fù)荷供電的需求,提高現(xiàn)有電網(wǎng)設(shè)備的利用率和電網(wǎng)運(yùn)行效率,還可以用來應(yīng)對電網(wǎng)的突發(fā)性故障,提高電能質(zhì)量,滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對優(yōu)質(zhì)、安全、可靠供電的要求。
因此,研究應(yīng)用于改善風(fēng)電并網(wǎng)特性的儲(chǔ)能集群控制系統(tǒng)對風(fēng)力發(fā)電的并網(wǎng)具有十分重要的意義。
本文針對改善風(fēng)電并網(wǎng)的問題,主要進(jìn)行了如下研宄工作:
(1)本文針對目前風(fēng)電并網(wǎng)存在的問題,提出了改善風(fēng)電功率波動(dòng)性的措施和抑制次同步諧振的措施,以使風(fēng)電能夠更好的并入電力系統(tǒng),緩解能源危機(jī)。儲(chǔ)能技術(shù)因其具備快速的功率控制的優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,主要包括應(yīng)用于解決可再生能源和分布式發(fā)電、智能電網(wǎng)、微電網(wǎng)、電動(dòng)汽車以及國防等領(lǐng)域。因此本文應(yīng)用儲(chǔ)能平抑風(fēng)電功率波動(dòng),采用變時(shí)間常數(shù)一階濾波平抑波動(dòng)算法,考慮了兩時(shí)間尺度風(fēng)電平抑波動(dòng)指標(biāo),算例仿真分析驗(yàn)證了該算法的合理性,達(dá)到了用較少的儲(chǔ)能平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的目的。同時(shí)本文研宄了風(fēng)電經(jīng)串聯(lián)補(bǔ)償線路并網(wǎng)的次同步諧振問題,并提出了在雙饋異步風(fēng)機(jī)(doubly fed inductiongenerators,DFIG)轉(zhuǎn)子側(cè)附加次同步諧振阻尼控制器來抑制次同步諧振,接著通過算例仿真驗(yàn)證了該控制器能夠有效地抑制SSR振蕩。
(2)針對本文對改善風(fēng)電并網(wǎng)措施的理論研宄,開發(fā)了儲(chǔ)能集群控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由中央控制中心、監(jiān)控保護(hù)一體化智能終端設(shè)備、后臺監(jiān)視軟件構(gòu)成。該系統(tǒng)的核心設(shè)備是監(jiān)控保護(hù)一體化智能終端設(shè)備。該智能終端設(shè)備具有雙核處理器(ARM+DSP),性能良好,并且具有良好的可擴(kuò)展性。智能終端設(shè)備具有Linux操作系統(tǒng),因此可以基于該智能終端設(shè)備靈活開發(fā)應(yīng)用功能。
(3)主要進(jìn)行了儲(chǔ)能集群控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證。首先搭建了實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng),包括鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、功率變換器(PCS)、風(fēng)電模擬輸入設(shè)備、儲(chǔ)能集群控制系統(tǒng)構(gòu)成,接著進(jìn)行儲(chǔ)能集群控制系統(tǒng)的平抑功率波動(dòng)功能的驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明:1)由于PCS損耗、測量誤差的影響,導(dǎo)致測試值與指令值有一定的誤差,同時(shí)影響平抑效果;2)無論是1秒,3秒,還是10秒一次風(fēng)功率值,指標(biāo)都不能夠完全滿足每分鐘2%,但是隨著時(shí)間的推移該指標(biāo)也能夠完全滿足;3)隨著風(fēng)功率時(shí)間間隔的增大,平抑效果有明顯的改善,這是因?yàn)閮?chǔ)能電池的響應(yīng)時(shí)間會(huì)影響指令的執(zhí)行,但是,隨著采樣時(shí)間間隔的增大,所需要的儲(chǔ)能容量增加,會(huì)相應(yīng)的增加投資成本。
關(guān)鍵詞:儲(chǔ)能集群控制系統(tǒng);風(fēng)電并網(wǎng);功率波動(dòng);次同步諧振;實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
第1章緒論
1.1研宄背景與意義
隨著化石能源資源供應(yīng)的日益緊張以及人們對氣候變化等全球性環(huán)境問題關(guān)注不斷升溫,特別是最近全國各地出現(xiàn)的霧霾天氣,這使得人們更加關(guān)注環(huán)境問題,通過發(fā)展新能源和可再生能源促進(jìn)能源可持續(xù)發(fā)展成為世界各國的共識。風(fēng)能和太陽能作為清潔無污染的可再生能源,在世界范圍內(nèi)得到快速發(fā)展?稍偕茉窗l(fā)電是我國實(shí)現(xiàn)“調(diào)結(jié)構(gòu)、促轉(zhuǎn)型"的戰(zhàn)略重點(diǎn)和發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的主要方向,在今后很長的時(shí)期內(nèi)將成為我國能源發(fā)展的重點(diǎn)。
國家能源局已提出我國風(fēng)電裝機(jī)容量2020年應(yīng)達(dá)到9000萬千瓦、2030年應(yīng)達(dá)到1.5億千瓦的目標(biāo),太陽能裝機(jī)容量2020年應(yīng)達(dá)到2400萬千瓦、2030年應(yīng)達(dá)到7500萬千瓦。截止到2011年底,我國風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)容量達(dá)到4505萬千瓦,是2005年的49倍,占我國發(fā)電裝機(jī)容量的4.3%[1],裝機(jī)與并網(wǎng)均居世界第一。我國太陽能發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到214萬千瓦,是2010年底的8.2倍,太陽能發(fā)電正處于起步階段走向規(guī);l(fā)展階段。然而,風(fēng)能和太陽能等可再生能源具有隨機(jī)性和間歇性的特點(diǎn),其大量入網(wǎng)將給系統(tǒng)的安全、可靠和高效運(yùn)行帶來了較大挑戰(zhàn)[2-4]。
隨著中國的風(fēng)電電網(wǎng)規(guī)模的持續(xù)快速增長,越來越多的復(fù)雜而深刻的問題將出現(xiàn)。我國風(fēng)能資源分布集中,且多處于西部、北部及沿海地區(qū),非常適合進(jìn)行大規(guī);丶惺介_發(fā)。根據(jù)“建設(shè)大基地、融入大電網(wǎng)"的發(fā)展戰(zhàn)略,我國可集中建設(shè)酒泉、河北、蒙西、蒙東、吉林、江蘇沿海、山東沿海等千萬千瓦級風(fēng)電基地⑴。
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