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大规模储能系统对提升电网光伏消纳能力的建模及仿真研究

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摘要

1.1 选题的背景和意义

1.2 国内外光伏并网的研究现状

1.2.1 光伏的发展及光伏并网现状

1.2.2 光伏并网存在的问题

1.2.3 国内外对提升光伏并网能力的措施

1.3 论文的主要工作

第2章 基于PSASP的光伏发电系统的建模仿真

2.1 光伏发电系统建模

2.1.1 光伏电池的建模

2.2 逆变器和MPPT控制部分的建模

2.2.1 逆变器模型及其控制原理

2.2.2 MPPT控制方法

第3章 基于PSASP的储能系统的建模仿真

3.1 储能系统的基本结构

3.2 储能蓄电池的UD模型设计

3.3 功率变换器的UD模型设计

3.4 储能系统的作用

3.5 光伏电站储能系统配置方式

第4章 储能对提高电网接纳光伏发电能力的稳态潮流研究

4.1 光伏发电站潮流计算

4.1.1 稳态潮流计算

4.1.2 光伏电站及负荷的随机模型

4.2 计算模型与求解流程

4.2.1 计算模型

4.2.2 模型求解

4.3 算例分析

4.4 小结

第5章 储能对提高电网光伏消纳能力的暂态稳定仿真分析

5.1 电力系统稳定性的概念

5.2 暂态稳定仿真分析基本假设

5.3 仿真分析

5.3.1 节点13火电机组停运故障仿真

5.3.2 节点12-节点14线路三永故障仿真

5.4 本章小结

第6章 总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢

作者简介

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摘要

近年来,新能源的利用越来越受到人们的重视,其中光伏发电技术更是得到了迅猛地发展。光伏发电技术被认为是缓解世界能源危机和实现可持续发展的最重要方式之一。随着大规模光伏电站的接入,电网对光伏的发电消纳能力成为制约光伏发电技术发展的主要因素。
  储能系统是提高电网光伏消纳能力的重要手段之一,因此,建立起完备的光伏发电系统和储能系统模型,分析大规模光伏并网后储能系统接入电网的特性以及对电网产生的影响是推进新能源应用和发展的重要基础。
  本论文主要针对光伏发电系统及电池储能系统展开研究,分析在大规模增设光伏发电设备后,原有电网系统可能面临的新的问题。通过采取大规模电池储能系统接入电网的形式,逐步改善电网运行特性、提高电网对光伏发电的消纳能力。同时,完成大规模储能系统、光伏系统及常规电源的潮流模型和机电暂态模型及其仿真,计算出光-储联合运行系统的静态、暂态稳定性,探索出在大规模储能系统接入后,电网对光伏发电消纳能力的提升和对电网稳定性带来的影响。主要研究内容包括以下几个方面:
  (1)研究电池储能和光伏发电系统的基本原理和运行特性,充分调研目前电网建设及光伏发展情况,结合光伏及电池储能系统建模的最新研究成果,在PSASP中建立能应用于系统稳态、暂态分析的光伏发电及电池储能系统模型,并对光伏发电系统及电池储能系统并入电网后造成的影响进行研究。
  (2)以IEEE30节点的标准网架和电源结构为例,建立光-储联合运行仿真系统,从稳态潮流和暂态稳定两个方面确定电网对光伏发电的消纳情况,并分析储能对电网接纳光伏发电能力的提升作用。
  (3)根据可靠性计算结果及PSASP程序中的暂稳态仿真约束,并计及电池储能的配置成本,结合电网结构、电源及负荷特点,确定不同光伏渗透率下,电池储能系统配置接入电网系统后对光伏消纳率提升的效果,对比验证光-储联合运行系统的正确性和优越性。

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