风电并网中分布式蓄能技术的研究

论文摘要

风能是一种清洁的可再生能源。我国风力资源丰富,风电在我国具备充分发展的自然条件。但风能具有随机性、间歇性的特点,可调度性、稳定性较差,因此风电场难以发出稳定的电能。我国风电装机容量逐年快速增加,大型风电场不断建立,风电容量在电力系统中所占比例逐渐增加,其对电网的影响日益显著。大型风场一般处于边远地区或海上,远离负荷中心,大规模的风电并网将会对电网的电能质量和电网稳定性产生影响,甚至会制约风电场的装机并网容量,这成为影响风电发展的不利因素。因此,使风电场发出的电能高效、稳定地供给负荷中心显得尤为重要。本文提出利用分布式蓄能系统来减小风电并网对电网的影响,提升电能质量和电网稳定性,同时使风能的利用率最大化。本文主要从蓄能系统和风力发电机组的建模、蓄能系统效果的仿真、分布式蓄能系统的协调运作和其应用前景的探讨等四个方面进行了研究,主要工作包括：(1)概述我国风力发电的现状、风力发电的特点、风电并网对电网的影响以及目前国内外风电蓄能系统的研究现状,并提出分布式蓄能系统的构想。(2)对蓄能系统和风力转化系统的特性进行数学分析,并建立其模型,然后借助Matlab/Simulink软件,对传统的集中式蓄能系统和本文提出的分布式蓄能系统应用于风电场的效果进行仿真实验,分析比较两者的特点后得出结论,并初步讨论了蓄能系统的容量选取问题。(3)将分布式蓄能系统的协调看成有约束的多目标优化问题,引入多元统计分析方法和多目标进化算法,分析多个蓄能装置之间存在的交互影响,对多个蓄能系统的运行进行协调。(4)对分布式蓄能系统的应用前景进行探讨,并提出今后有待进一步展开的工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 我国风力发电的现状
• 1.2 风力发电的特点
• 1.3 风电并网对电网的影响
• 1.4 风电蓄能系统的研究现状
• 1.5 论文的主要工作及章节安排
• 2 蓄能系统及其建模
• 2.1 引言
• 2.2 化学能蓄能系统
• 2.3 机械能蓄能系统
• 2.4 电磁能蓄能系统
• 2.5 蓄能系统的选择
• 2.6 小结
• 3 风力转换系统和风力发电机的建模
• 3.1 引言
• 3.2 机械子系统
• 3.3 空气动力子系统
• 3.4 电气子系统
• 3.5 桨距子系统
• 3.6 风力转化系统的模型
• 3.7 小结
• 4 风力发电中不同蓄能系统效果的仿真
• 4.1 引言
• 4.2 仿真模型的选择
• 4.3 仿真验证
• 4.4 小结
• 5 分布式蓄能系统的协调运作
• 5.1 引言
• 5.2 应用多元统计分析进行协调
• 5.3 应用多目标进化算法进行协调
• 5.4 小结
• 6 应用前景展望与结论
• 6.1 风力发电与分布式蓄能系统的前景展望
• 6.2 结论
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 学位论文评阅及答辩情况表