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分布式发电单元储能定容研究

【摘要】:迫于化石能源枯竭和环境保护的压力,分布式发电技术应用越来越广泛,其并网给当前电力系统带来新的问题,特别是分布式电源出力的随机性已成为制约分布式电源发展的主要矛盾。将容量合理控制策略得当的储能装置接入系统,不仅能有效地利用发电设备、降低发电成本,还可以平滑分布式电源功率输出、补偿供电不足的负荷、提高系统供电质量,从而大大促进可再生能源发电技术的广泛应用。因此,研究储能系统与分布式电源、配电系统之间的相互关系,对促进电力工业的可持续发展具有深远的意义。为此,本文在深入分析电力储能技术及其与分布式电源相互影响的基础上,围绕分布式电源对配电网供电可靠性的影响、储能系统与分布式电源的相互作用、储能系统优化配置问题展开了科学、细致的探索,主要工作和研究成果如下: 1)建立配电网风光储联合出力数学模型。在分析风力发电出力、光伏发电出力的概率密度函数和储能出力的基础上,考虑储能装置与风力发电和光伏发电配合,建立分布式电源与储能协同出力的分布式发电单元出力数学模型,并推导储能不同运行状态的概率值计算方法。 2)提出含分布式发电单元的配电网系统可靠性评估方法。基于故障后果模式分析法的原理,将馈线分区以简化配电网结构,判断分布式电源可供电范围,并基于半不变量和Gram-Charlier级数展开式和储能不同运行状态概率值的计算,求出负荷区域的供电时间,并修正负荷区域节点的可靠性指标。算例验证表明分布式电源的接入,使负荷区域的平均停电时间明显的减少,而储能的加入则进一步提高系统的供电可靠性。 3)提出储能容量优化配置的多目标模型及其算法。以各储能容量和额定功率为决策变量,建立含分布式发电单元的配电网可靠性指标和储能经济性指标多目标模型;采用合作型协同进化的多目标优化方法对引入分布式发电单元的配电网系统进行高效求解,获得其帕累托(Pareto)前沿;假定决策目标有工程约束限制,筛选出符合要求的方案,验证了上述方法的有效性和工程应用价值。 本文研究工作得到了广东省高新技术产业化重点项目(2010A010200005)和中央高校基金科研业务费专项基金资助项目(2012ZB0007)的资助。

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