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基于场景特征分析的储能多场景应用控制方法研究

【摘要】:目前,储能技术在提高电力系统对新能源消纳能力、电网调频调压、削峰填谷、提高电能质量和电力可靠性等方面的重要作用已经在国际上达成共识。其中,调频和调峰应用为储能最为广泛的应用场景,也是目前储能示范工程最为普遍的应用方式,但是现存的储能电站只能进行一种特定场景的应用,这将大大减小储能利用率,弱化储能适应性和储能效益。因此,研究储能多场景应用协同控制能够带来较大效益。首先,研究储能在单调峰、单调频、单调压场景下的控制策略及利用率。通过一次调频策略的仿真结果验证了储能可在常规机组动作前通过一次调频解决小扰动下的频率问题减小常规机组频繁动作延长寿命,并同时验证了储能在参与一次调频后调频效果得到了优化,通过调压策略的仿真结果验证了储能相较于电容投切的调压优势,并同时验证了储能在参与稳态调压后解决了电容频繁投切的问题。根据以上验证性仿真证明了储能多场景协同控制的必要性和可行性,同时确定了多场景各个应用场景的控制策略。最后,针对目前储能应用最常见的单调峰场景和单调频场景提出了资源利用率指标,根据指标的大小反映了单调峰场景和单调频场景的储能利用率较低等问题,说明提高单调峰/单调频场景的利用率并不能较大程度提高储能利用率,进一步引出了通过多场景协同控制来增加储能应用场景以此提高储能利用率的论点。其次,研究储能调峰、调频、调压场景间的关联控制以及关联约束。阐述了系统识别调频、调压场景的指标及判断依据,通过单场景所选定的策略得到期望有无功;建立场景优先级指标对调频调压场景进行优先级排序,在期望有功和期望无功叠加大于PCS容量的情况下根据优先级排序修正期望有功和期望无功。通过建立模型对上述多场景协同控制方法进行仿真验证,通过建立场景准确度指标连同上述储能资源利用率指标的横纵向对比验证多场景应用协同控制方法在提高储能利用率以及优化电能质量上的优势。最后,搭建基于多场景应用的储能系统调度控制数字仿真实验平台。从储能单体的建模、封装、精确性测试、底层修改、系统级网络的搭建,到多场景储能系统调度仿真,集成了电池储能系统的仿真模型体系以及适应不同应用场景需求的控制策略,为研究储能电池自身特性及其在配电网中的多应用场景策略提供了有力的工具。

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