工程论文哪里有?本文针对降低火电调频损耗,提高储能运行寿命的混合储能辅助火电机组调频规划问题,本文首先提出了计及储能寿命与火电机组调频磨损的混合储能辅助机组调频策略,在平滑火电机组出力的同时提高锂离子电池全寿命周期。
第1章 绪论
1.2储能参与调频的研究现状
1.2.1 参与调频储能技术与分类
随着新能源比例的不断上升,电力系统有功功率的源荷不平衡性日渐严重,储能具有电能时空转移和功率双向调节的能力,可以充当发电侧与用电侧之间的缓冲垫,缓解电力供给与需求不匹配带来的频率安全问题。在参与调频方面应用的储能按照原理可以分为电化学储能、物理储能、电磁储能。截止至2023年底,全国已建成投运储能项目装机规模已达到3139万kW,平均储能时长2.1h。其中锂电池储能占有主导地位,占比97.4%,铅炭电池储能占比0.5%,压缩空气储能占比0.5%,液流电池储能占比0.4%,其他新型储能技术如飞轮储能,超级电容等占比1.2%。
电化学储能是最常见的调频电源,其原理是利用电池正负极之间的氧化还原反应实现电能与化学能转化。电化学储能响应快速,建设周期短,扩容改造方便,无需特殊的地理环境,被认为是未来大规模储能技术的重要方向,但电化学储能存在使用寿命短,废弃物环境污染等缺点。电化学储能种类有很多,包括锂离子电池、铅酸电池、液流电池、钠硫电池、镍氢电池、镍镉电池。以上电池的特性如下表所示[10-12]。由表1-1可以看出锂离子电池具有功率和能量密度较高、充放电速度快,能量转换效率高等优点,已经逐渐成为辅助火电调频的首选储能类型。
第3章 计及储能寿命与火电调频损耗混合储能配置方法
3.1 混合储能配置双层架构
本文考虑混合储能系统控制策略和配置之间相互耦合及时间尺度不同的问题,建立混合储能优化配置双层模型,其结构如图3-1所示。
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在不影响火电机组经济运行的基础上降低火电调频里程,首先将厂级AGC指令经EMD分解重构为n个火电–混合储能调频指令分配方案。其次将各分配方案分别输入进底层模型中求解各调频资源出力曲线和混合储能SOC变化曲线。上层模型根据底层模型输出的各调频资源出力曲线和储能SOC变化曲线,结合当前配置的混合储能容量与功率计算全寿命周期内的收益和成本,以及Kp指标,然后根据计算结果更新混合储能配置值,并将更新的配置值传递到底层模型作为混合储能的功率和容量约束。重复以上步骤,直到得到所有火电–混合储能调频指令分配方案的混合储能最优配置,最后采用TOPSIS法在所有配置方案中选取最优配置。双层模型的底层模型已在第2章中介绍,下面将仅介绍混合储能优化配置的上层模型。
第5章. 混合储能系统优化规划平台
5.1 规划平台架构
5.1.1整体设计思路
依据本文提出的混合储能优化配置方法与混合储能优化选址方法,开发混合储能优化规划平台,并对所提出的方法进行验证与效果评估。混合储能优化规划平台框架如图5-1所示。
第一个模块为数据管理模块,包括火电AGC指令数据,负荷波动数据的导入与管理。
第二个模块为数据分析模块,包括导入后数据的分析处理。
第三个模块为参数设置模块,包括混合储能配置模型参数设置和混合储能选址模型参数设置。
第四个模块为储能规划模块,包括火电侧混合储能优化配置和集中式混合储优化选址。
第五个模块为效果展示模块,包括混合储能控制策略效果、火电侧混合储能配置效果和集中式混合储能选址效果。
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5.2 各模块功能介绍
5.2.1数据管理模块
数据管理模块如图5-7所示,点击左侧“导入数据”可以选择导入的火电AGC数据、火电机组实际出力数据和系统有功波动标幺值数据,点击“添加”和“删除”可以添加导入数据或删除已导入的数据,火电AGC与出力数据导入后可以根据需要确定某天的数据并可以改变其采样间隔,有功波动数据导入后可以根据需要更改其采样间隔,所有数据修改完成后点击绘图按钮以图像形式显示。
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结论
本文针对降低火电调频损耗,提高储能运行寿命的混合储能辅助火电机组调频规划问题,本文首先提出了计及储能寿命与火电机组调频磨损的混合储能辅助机组调频策略,在平滑火电机组出力的同时提高锂离子电池全寿命周期,然后以该策略为底层模型构建计及储能寿命与火电调频损耗混合储能优化配置双层模型,提高混合储能系统的经济性,然后为解决集中式混合储能并网造成的潮流不平衡问题,以前面的混合储能双层优化配置模型作为选址定容的定容层,本文提出了计及节点频率动态波动分布与指标均匀度的混合储能选址定容优化双层模型,最后在以上工作的基础上搭建混合储能系统优化规划平台,结论如下:
(1)针对降低火电机组调频损耗,提高电池寿命的问题,本文采用飞轮储能与锂离子电池储能为组合的混合储能形式,设计了基于EMD分解和计及SOC恢复的混合储能双层控制策略。结果表明:本文提出的控制策略可以很好的跟踪火电机组AGC指令,当火电出力出现反调现象时混合储能系统可以有效及时地弥补反调产生的功率偏差;基于EMD分解的火电-混合储能AGC指令分配策略平缓了火电机组出力,大幅降低了火电调频里程,计及SOC恢复的混合储能控制策略在及时跟踪指令的同时降低电池充放电深度累计。
(2)针对如何在降低火电机组调频损耗,提高系统调频性能的同时减小混合储能全寿命周期成本,本文提出了计及储能寿命与火电调频损耗混合储能双层优化配置模型,得到以下结论:控制策略可以影响到混合储能的配置结果,计及SOC恢复的控制策略可以更高效的利用储能容量,降低混合储能容量配置结果,提高火电-混合储能联合调频系统经济性;混合储能配置与单一电池储能配置相比提高了电池使用寿命,降低其替换成本,与单一飞轮相比降低了初始投资成本,在提高Kp指标的同时提高了其经济性;混合储能相较于单一储能形式降低了火电调频损耗,随着储能成本的不断降低,在未来储能辅助火电机组调频的经济性会越来越好。
参考文献(略)