储能技术与新能源发电优化协调运行研究

随着传统能源逐渐减少、社会环境问题日益突出,世界各国均已将可再生能源的发展提升到战略高度。风力发电作为研究开发相对成熟的一种可再生能源发电技术,在能源日益紧缺的当代社会必然得到长足的发展。因此,风力发电对电网的影响也日益受到关注。风力发电固有的随机性、波动性、间歇性等缺点限制了其进一步高速发展,风电的大规模并网将对电网造成巨大冲击,严重影响了电网的安全稳定运行和电能质量。储能技术具有瞬时功率吞吐能力大、响应迅速块、调节精确等优点,将储能引入新能源领域逐渐成为关注的热点。如何利用储能装置平抑风电波动,成为现阶段的主要研究方向。综上所述,本文从风功率平抑目标的确定和分解入手,根据分解平抑目标确定混合储能装置的充放电策略,并根据相关经济指标确定储能装置容量的优化计算模型。期望在保证风电场功率可平滑输出等技术指标的同时,确定可达到风储联合系统的最优经济指标的储能装置最优容量。论文的主要工作可以概括为以下几个部分：首先,利用风力发电的实际输出功率自适应的确定期望风功率目标值。在求取实际输出值与期望风功率目标值差值的基础上,将差值函数分解为高频和低频分量。将高频分量和低频分量分别分配至功率型储能装置和能量型储能装置,并在此基础上提出一种新的混合储能装置的充放电策略。根据河北某风电场的实际风功率数据,利用MATLAB软件对其进行仿真计算,验证了本文提出的混合储能装置充放电策略的有效性和正确性。其次,在保证风功率输出满足并网需求的前提下,提出一种求取混合储能装置最优容量配置的计算方法。本文提出的最优容量配置方法是以投资成本、运行成本、惩罚成本三部分之和最小为目标函数；混合储能装置采取文中提出的充放电策略；以储能装置的功率约束、容量约束为约束条件,以改进粒子群算法来求解最优的混合储能装置容量,并给出了评价指标,最终结果表明混合储能装置相较于单一储能装置具备更好的平抑效果、更高的经济性和更大的寿命值。同时,为验证储能的削峰填谷及在电力系统经济调度中的作用,对含有储能的微电网进行建模分析：首先建立了含有风机、光伏电池、燃气锅炉、燃料电池、柴油机及储能系统的微电网,其次,在充分考虑电力市场分时电价的条件下,优化了计及投资折旧成本、维护成本、售热收益和微电网与大电网之间的电能交互成本等经济函数,并采用粒子群算法进行优化。同时,为了验证模型和结论的合理性,本文还以不含储能的微电网经济调度模型作为对照。通过具体的微电网优化了冬季典型日负荷两种方式下各微源的最优机组出力和最佳运行成本,验证了储能的经济调度作用,从而进一步验证了所提出的算法和模型的有效性和可操作性。最终,对储能在微电网中下一步工作进行了前景展望。