面向园区风光储系统的储能容量优化及运行调控策略研究

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随着电力负荷的不断增长,而火电受到减排压力限制,可再生能源发电愈发重要。由于风电和光伏发电往往具有不可控性,其广泛应用给电力系统带来诸如失稳等安全隐患问题。储能在削峰填谷、调峰调频和平滑功率波动上具有一定支撑作用,有助于可再生能源的有效利用和友好并网。本文针对园区风光储系统的储能容量优化及运行调控策略进行研究,主要工作如下:本文首先以提升风能和太阳能的消纳率为目标,揭示了园区风光储一体化系统中风光发电系统的运行原理,并以此为基础建立了风电场和光伏电站的相对应的控制架构。同时,对以湖南地区为例的四种园区电力负荷的基本特性进行了统计和分析,为后续研究奠定基础。其次围绕可再生能源发电并网需求和储能系统工作特性,介绍了储能变流器的基本架构,并确定了本文所研究的储能单元。同时在风电场和光伏电站并/离网的运行时,建立具备良好适应性的储能变流器无缝切换控制策略,保证风光发电系统在并/离网运行时储能系统能够及时响应并网节点的能量流动,也能够对节点和风光发电系统进行无功支撑。所构建的Matlab/Sinulink仿真模型结果表明,该策略不仅改善了公共电网的能量波动,也增强了园区供配电系统暂态稳定性能。另外,考虑风光发电系统的出力特性受不同参数的影响,对风电场和光伏电站的出力情况采用BP神经网络算法进行短期预测,并引入粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)分别构建了关于储能系统容量的平抑网络功率波动数学模型和网络功率最小损耗数学模型,并通过算例进行了相关验证和分析不同寻优目标下储能系统的出力状态,算例结果表明储能单元的容量为网络最小损耗时,风光出力系统的波动幅度较为稳定,公共电网内的能量流波动较为平稳。最后,本文末尾构建了园区风光储一体化系统整体运行功率协调控制的Matlab/Simulink模型,并由此通过园区风光储一体化系统六种不同工况下的运行状态进行仿真实验,仿真结果表明园区公共电网的能量协调和储能系统的出力动态匹配能力一致,且储能容量为最小损耗优化结果时能够降低公共电网内部的电流谐波畸变率,有效地增强了风光联合发电系统接入园区公共电网的能力。
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