抑制风电对电网影响的储能系统调控策略研究

风力发电是解决能源短缺和环境污染问题的有效途径,在保证能源、电力和经济可持续发展方面具有重要战略地位。随着风电并网规模的扩大,风能所固有的随机性强、波动性大和间歇性特点对电力系统频率、电压及稳定性带来的负面影响已经变得不容忽视。利用储能系统的有功及无功吞吐能力,实时调控风电入网功率,从而在实现风能最大化利用的同时最小化其对电网的不利影响,成为一项重要的研究课题。本文基于电池储能系统,以平抑风电输出功率波动主,电压支撑为辅,对储能系统的有功及无功调控策略进行了详细研究,主要在以下几方面开展了工作:1.为确定波动平抑目标,本文研究了风电机组的有功功率波动特性以及电力系统的频率响应特性。基于风电场输出功率波动频谱分析,研究风电场储能配置结构,为风电场确定储能安装位置提供依据。2.基于定时间常数滤波的常规波动平抑策略,在有限储能容量情况下难以同时兼顾长期平抑效果及储能寿命,针对此问题,本文计及储能充放电能力,提出了一种改进的储能系统有功控制策略。本策略基于可变时间常数滤波和荷电状态(state of charge,SOC)直接反馈控制,根据储能剩余电量实时调节储能系统输出功率,改善平抑效果并优化储能寿命。3.分析了无功功率对电压的支撑作用,研究了利用储能系统调节风电入网点电压的无功补偿控制策略。为不影响有功波动平抑,进而分析了储能系统最大无功能力,对电压环输出动态限幅,以保证系统的正常运行。4.利用MATLAB/Simulink仿真软件仿真验证了本文策略在平抑风电场有功功率波动、延长储能寿命、维持风电场入网节点电压上的有效性,降低了风电并网对电网的冲击。