光伏储能联合发电系统控制方法及其容量优化配置研究

随着能源危机和环境污染问题的日益严重,光伏发电作为可持续的清洁能源受到越来越多的关注。然而,大规模光伏并网将导致系统惯量降低,且无法为电网提供必要的阻尼与频率支撑,给电力系统的安全稳定运行带来不利的影响。储能作为解决这一问题的有效手段,却面临成本高难以推广、收益衡量困难等瓶颈。基于此,本文研究了储能应用于光伏电站后对其并网友好性及经济性的影响,从暂态控制的角度,设计光储联合系统协调控制策略以改善光伏电站并网特性和系统频率稳定性;从稳态调节的角度,考虑光伏-储能系统参与系统频率响应后的经济效益,研究光伏电站配置储能的经济性。本文首先采用状态平均法建立光伏电站模型,提高了仿真效率。介绍了光伏电站的最大功率控制及限功率控制方法,提出了加快限功率跟踪控制的改进措施,并对光伏电站低电压穿越能力进行了验证。建立了反映实际运行工况的铅酸储能电池详细模型,能够实现有功功率及无功功率快速和准确的跟踪控制功能,可作为后续光储联合系统协调控制策略设计的基础。其次,本文研究了惯量对系统稳定性的影响,在此基础上,定义光伏-储能联合系统的惯量,提出了基于虚拟同步发电机的光储联合系统协调控制策略,能够有效提供虚拟惯量和动态频率支持,提高系统稳定性。通过光伏和储能出力的合理分配,减少储能容量配置需求;结合光伏并网导则设计无功电流控制方法,实现故障后的无功电流支援,有效减少光伏电站需要配备的无功补偿装置容量。对各控制参数进行灵敏度分析,研究其对控制效果的影响,为控制参数的整定提供了依据。最后,本文对不同类型的储能效益进行了评估,讨论了储能系统的潜在收益和其应用于电力市场辅助服务的可能性,考虑光储联合系统参与系统频率响应辅助服务,提出一种储能容量优化配置的方法。结果表明,配置储能并参与系统频率响应调整辅助服务能调高光伏电站的总收益。另外,对储能容量优化配置过程中敏感因素的影响进行了分析,发现天气类型、调频辅助服务电价等均会导致配置结果的差异。