【摘要】：隨著可再生能源發(fā)電系統(tǒng)滲透率的逐年提升,其固有的隨機(jī)性和波動(dòng)性給電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)。而常規(guī)電源由于響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、爬坡速率低,已不能完全滿(mǎn)足新能源接入的需求。因此,為未來(lái)電網(wǎng)配備合理的儲(chǔ)能設(shè)備以保證可再生能源利用的靈活性和電力系統(tǒng)的柔性顯得尤為重要。在這個(gè)背景下,各類(lèi)儲(chǔ)能技術(shù)得到了快速的發(fā)展,其中抽水蓄能應(yīng)用最為廣泛。在夏、冬兩季,用電負(fù)荷較為緊張,抽水蓄能主要應(yīng)用于調(diào)峰來(lái)緩解常規(guī)機(jī)組的壓力;但在春、秋季節(jié),用電需求量相對(duì)較小,調(diào)峰壓力不大,抽水蓄能可以作為優(yōu)質(zhì)的調(diào)頻資源輔助火電機(jī)組參與系統(tǒng)調(diào)頻。但若將抽水蓄能作為主調(diào)頻電廠,則需要配置足夠的備用容量,會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益不夠理想,因此可以考慮結(jié)合電池儲(chǔ)能來(lái)作為補(bǔ)充調(diào)頻電源,在改善調(diào)頻效果的同時(shí),保證調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)效益。本文圍繞電池儲(chǔ)能參與含抽水蓄能的電網(wǎng)調(diào)頻問(wèn)題,對(duì)電池儲(chǔ)能參與含抽水蓄能的電網(wǎng)調(diào)頻的運(yùn)行原理、系統(tǒng)建模、模型仿真、容量配置以及經(jīng)濟(jì)性評(píng)估等理論方法與技術(shù)展開(kāi)研究。首先,系統(tǒng)地論述了電力系統(tǒng)一、二次調(diào)頻的基本原理,構(gòu)建了常規(guī)機(jī)組調(diào)頻元件模型,基于所構(gòu)建的調(diào)頻元件模型,構(gòu)建了單區(qū)域與兩區(qū)域負(fù)荷頻率控制模型;闡述了對(duì)電網(wǎng)調(diào)頻具有一定影響的非線(xiàn)性因素,在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了包含非線(xiàn)性因素的兩區(qū)域負(fù)荷頻率控制模型;基于抽水蓄能機(jī)組的運(yùn)行特性,在分別建立發(fā)電工況與抽水工況下的抽水蓄能機(jī)組模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合非線(xiàn)性環(huán)節(jié)綜合考量,構(gòu)建了發(fā)電工況與抽水工況下考慮非線(xiàn)性因素的含抽水蓄能機(jī)組的兩區(qū)域負(fù)荷頻率控制模型,并對(duì)該模型進(jìn)行了仿真檢驗(yàn)。其次,分析了電池儲(chǔ)能參與含抽水蓄能的電網(wǎng)調(diào)頻的可行性與必要性;闡述在電網(wǎng)調(diào)頻場(chǎng)景中電池儲(chǔ)能的主導(dǎo)特性參數(shù),以電池單體為基礎(chǔ)構(gòu)建了新型電池儲(chǔ)能等效模型;在含抽水蓄能的兩區(qū)域電網(wǎng)場(chǎng)景下,構(gòu)建了電池儲(chǔ)能參與含抽水蓄能的兩區(qū)域負(fù)荷頻率控制模型,并對(duì)該模型進(jìn)行了仿真檢驗(yàn)。最后,基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解技術(shù),分別闡述了電池儲(chǔ)能與抽水蓄能的功率與容量配置方法,并對(duì)這兩種儲(chǔ)能參與電網(wǎng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了評(píng)估,基于成本—效益模型構(gòu)建了電池儲(chǔ)能調(diào)頻效益評(píng)估模型,基于等效替代法構(gòu)建了抽水蓄能調(diào)頻效益評(píng)估模型;結(jié)合電網(wǎng)中ACE信號(hào),對(duì)混合儲(chǔ)能參與二次調(diào)頻的效果進(jìn)行了參數(shù)定義;在調(diào)頻效果最優(yōu)和調(diào)頻經(jīng)濟(jì)性最佳這兩個(gè)目標(biāo)下對(duì)常規(guī)機(jī)組與混合儲(chǔ)能進(jìn)行了容量配置;根據(jù)仿真運(yùn)行結(jié)果,對(duì)本文的配置及運(yùn)行控制方法進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià),為該方法的實(shí)際應(yīng)用提供參考。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TV743;TM73
【圖文】：

空氣、抽水蓄能、飛輪、超導(dǎo)等），電化學(xué)儲(chǔ)能（鉛酸、鎳氫、鎳鎘、超級(jí)電容、逡逑鋰電池、燃料電池、液流電池等）和相變儲(chǔ)能（冰蓄冷、儲(chǔ)熱等）。表１．１和表逡逑１．２為幾種主要儲(chǔ)能形式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性參數(shù)，圖１．１為各類(lèi)儲(chǔ)能典型功率等級(jí)及應(yīng)逡逑用場(chǎng)景。由圖表可知，各類(lèi)儲(chǔ)能在功率等級(jí)、放電時(shí)間、能量／功率密度、響應(yīng)時(shí)逡逑間、循環(huán)壽命、單位成本等方面均具有明顯的差異性。逡逑邐表１．１各類(lèi)儲(chǔ)能的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較邐逡逑典型額定邐能量／功率密度邐自放電（每逡逑儲(chǔ)能類(lèi)型邐放電時(shí)間邐邋響應(yīng)時(shí)間逡逑功率／ＭＷ邐Ｗ邋ｈ／ｋｇ邋Ｗ／ｋｇ邋天）／％逡逑抽水蓄能邐１００￣５０００邐４？１０ｈ邐０．５－１．５邐—邐很小邐ｍｉｎ級(jí)逡逑壓縮空氣邐１００？３００邐ｌ￣２０ｈ邐３０－６０邐＿邐較小邐ｌｓ－１５ｍｉｎ逡逑儲(chǔ)能逡逑飛輪儲(chǔ)能邐０．００５￣１．５邐１５ｓ￣１５ｍｉｎ邐５－１３０邐４００－１６００邐１００邐ｍｓ邋級(jí)逡逑

１．２．２抽水蓄能研究現(xiàn)狀與發(fā)展逡逑我國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出多元發(fā)展的良好態(tài)勢(shì)，其中抽水蓄能的發(fā)展尤為迅猛，逡逑在各類(lèi)儲(chǔ)能發(fā)展中占據(jù)著主導(dǎo)地位。圖１．２為我國(guó)抽水蓄能裝機(jī)分年度運(yùn)行容量，逡逑從圖中可以看出，近十年來(lái)抽水蓄能裝機(jī)容量逐年遞增，其中，２０１７年的裝機(jī)容逡逑量較２０１６年增長(zhǎng)了邋１０％，較１９９７年增長(zhǎng)了將近１７倍。逡逑３５００逡逑３０００逡逑嚴(yán)邋２８６９逡逑２５００邐Ｘ逡逑２３０３逡逑２０００逡逑＞＾１８６９３逡逑１５００逡逑１０００邐／逡逑＾邋８９４．５逡逑ｓ00逡逑Ｏ邋？邋１１１逡逑１９６８邐１９９１邐１９９３邐１９９５邐１９９７邐１９９９邐２００１邐２００５邐２００７邐２００９邐２０１１邐２０１３邐２０１５邐２０１７逡逑圖１．２抽水蓄能裝機(jī)分年度運(yùn)行容量（萬(wàn)千瓦）逡逑我國(guó)目前抽水蓄能的發(fā)展態(tài)勢(shì)良好。在《水電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》里明確逡逑指出，“十三五”將加快蓄能電站的建設(shè)，以適應(yīng)新能源大規(guī)模開(kāi)發(fā)需要，保障逡逑電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。截至目前，中國(guó)抽水蓄能電站裝機(jī)容量已居世界第一，逡逑在運(yùn)規(guī)模２８４９萬(wàn)千瓦，在建規(guī)模達(dá)３８７１萬(wàn)千瓦。預(yù)計(jì)到２０２０年，運(yùn)行總?cè)萘繉㈠义线_(dá)４０００萬(wàn)千瓦。２０１８年在建的抽水蓄能電站自?xún)?nèi)蒙古自治區(qū)至海南省，共計(jì)１１逡逑４逡逑

市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從２０１８年的１９．８億美元增長(zhǎng)到２０２３年的８５．４億美元，期間復(fù)合年增逡逑長(zhǎng)率為３３．９％。逡逑在國(guó)內(nèi)，電化學(xué)儲(chǔ)能的裝機(jī)規(guī)模正穩(wěn)步增長(zhǎng)。圖１．４為２０００－２０１７年電化學(xué)逡逑儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模，２０１７年為３１８．１ＭＷ，占比為１．１％，相比２０１６年增長(zhǎng)１８％。逡逑據(jù)相關(guān)報(bào)告顯示，截至２０１７年第三季度，中國(guó)新增投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目的裝機(jī)規(guī)模為逡逑２２．８ＭＷ，同比增長(zhǎng)１１４％，環(huán)比增長(zhǎng)１％。逡逑全國(guó)投運(yùn)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（２０００２０１７）逡逑３５０逡逑３１８．１逡逑３００逡逑２７０．４逡逑￡邋Ｉ邋Ｉ逡逑ｉ邐ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ逡逑Ｑ邐■■■■邐■■■■邐ＨＢｉＨｉ邐■■■■邐■Ｈｈ邐■■■■邐■■■■逡逑２０００－２０１０邐２０１１邐２０１２邐２０１３邐２０１４邐２０１５邐２０１６邐２０１７逡逑圖丨．４全國(guó)投運(yùn)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（邋２０００－２０１７）逡逑電化學(xué)儲(chǔ)能在應(yīng)用方面也取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。在我國(guó)，深圳寶清電池儲(chǔ)能逡逑６逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2757722