风光储联合发电系统有功控制策略研究

• 作 者: 刘爱梅
• 机 构: 国网电力科学研究院
• 出 处: 国网电力科学研究院
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 波动平抑控制 计划跟踪 频率控制 监控系统 风光联合发电

新能源的大规模发展是大势所趋，但风电和光伏发电等间歇性能源规模化发展面临两大技术难题:一是具有随机性、波动性和间歇性，发电特性有待改善;二是难以有效预测、调度和控制，源网协调性能有待提高。这两大问题成为了制约我国新能源发展的瓶颈，如果不能得到有效解决，会严重影响我国新能源发展目标的实现。　　引入储能系统组成风光储联合发电系统是解决上述问题的有效途径，因此，深入分析风、光、储三者之间的相互影响及互补机理，建立风、光、储的协调运行和互动调度机制成为了一项重要研究课题。　　在上述背景下，本文以改善新能源发电特性、提高其源网协调性能为出发点，以联合电站输出功率的运行控制要求为导向，对风光储联合发电系统的有功协调控制技术进行了深入、细致的研究，其主要工作和创新成果如下:　　(1)风电机组、光伏阵列、储能系统的建模是论文研究的基础，本文在分析了双馈型异步发电机(DFIG)、太阳能电池、全钒液流电池(VRB)储能单元的数学模型和并网基本结构的基础上，分别构建了它们的PSCAD并网控制模型。　　(2)针对风光出力的波动性和间歇性，提出了基于低通滤波原理和基于荷电状态(SOC)反馈的储能平滑控制策略，主要包括波动平抑算法和储能电池的能量调度策略;针对风光出力的不确定性，提出了计划跟踪控制策略，研究了计划跟踪下风力发电、光伏发电和储能蓄电三者之间的协调控制。通过仿真算例验证了控制策略的有效性。　　(3)以储能作为平抑频率波动的辅助措施，提出了风光储联合发电系统参与AGC平抑频率波动的分层控制策略，该控制策略从15分钟的日内有功调度周期出发，整个控制策略分成三层:波动平抑层、超前控制AGC层和AGC控制层，每一层设置不同调节性能的调频机组，通过它们之间的优化调度，以起到减小电网频率波动的作用，该频率控制策略为解决风电、光伏大规模并网所带来的频率问题提供了一种思路。　　(4)依托“国家风光储输示范工程”，从风光储输示范工程的有功控制需求出发，设计研发了风光储联合并网发电站的有功监控系统，该系统集平滑电站功率输出、计划跟踪、频率控制各项功能于一体。通过对示范工程的有功控制试验表明:本文所提出的有功控制策略能起到优化调度风、光、储3种新型能源的效果，使风光储联合电站的有功输出可控、在控，提高了其源网协调性能。