风储联合发电系统稳定运行协调控制

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5、eofMasterofEngineeringByZHANGMengjiaoSupervisor:AssociateProf.FURongMarch2015摘要近年来风电并网规模不断增大，其波动性对电网稳定运行造成的危害日益明显，而电池储能设备作为一种能实现能量存储及功率双向流动的装置，可提高风电并网后电网电压稳定水平、改善电能质量、提升电网设备综合利用率及系统调峰调频能力。本文在学习和研究国内外风电系统并网稳定需求分析和电池储能系统研究现状的基础上，对大规模风电并网造成的强迫功率振荡特性做出了研究和分析，确定采用储能设备来解决阵风波动造成的系统强迫功率

6、振荡问题，从而开展了锂电池建模与仿真、电池储能系统的建模及储能设备充放电控制的设计与实现，最终建立风储联合发电系统等效模型，确定针对风电及储能输出总量的控制算法，并且针对锂离子电池在解决阵风波动造成的系统强迫功率振荡问题的有效性进行了仿真和验证。本文主要研究成果如下：（1）研究风电机组并入两区四机系统后的稳定运行问题，在系统结构及参数已知的情况下，利用小扰动稳定分析方法得出系统线性化微分方程描述。进一步分析系统振荡特性，分析系统局部及区间振荡模式。在Matlab/Simulink环境下建立仿真模型，分析强迫功率振荡现象。最后，得出由风速扰动引起系统强迫

7、功率振荡特性。（2）根据磷酸铁锂电池的电化学反应原理确定了锂离子电池的等效电路图，然后分析计算厂商提供的技术指标得到等效模型中的各参数变量值。仿真模拟锂离子电池放电情况与实际电池进行比较，并通过不断调试使电池模型和实际电池的放电曲线能够高度拟合，得出和实际厂家数据吻合的电池单体模型。最后研究单体电池串并联特性，设计并建立了大容量电池组等效模型。（3）利用双向DC/DC变换器来控制电池储能设备充放电，并经过仿真验证其有效性。进一步考虑储能设备并网控制方式，并网逆变器采用PQ控制方式，并入风机发电系统，构成风储联合发电系统。通过仿真明确了电池储能设备能有效

8、得平滑风电输出波动，同时验证了由于储能设备响应风速波动引起的功率波动速度快，储能设备应用于解决