分布式发电系统中多元混合储能优化配置研究

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由于目前沿海地区用电紧张,传统化石能源发电也伴随着资源枯竭、污染严重等问题,所以可再生分布式能源发电的形式更满足目前发展要求。沿海地区有着丰富的潮汐能和海洋风能,可知,潮汐能可发电时间短,具有发电可预测和时序性的特点,风能具有可发电时间长,具有发电随机性和无序性,如果将潮汐能风能联合发电构建潮-风能源系统,同时配置合理方式和规格容量的储能系统,能够极大程度消纳潮-风能源,满足用电需求。首先,针对潮汐能与风能的协同性展开研究。构建了目前研究能源协同的评价指标体系,主要有可靠性、稳定性、经济型、环保性、日保障功率等指标,确定分析潮汐能与风能协同性主要依靠可靠性指标,分析了单一能源与单一能源配合储能,双能源与双能源配合储能的方式下系统缺电率、溢电率(局部)、系统净功率等指标,可知多能源系统供电可靠性优于单一能源,配合储能能够进一步提高可靠性,所以得出消纳潮汐能与风能,潮-风系统需配合储能的结论。然后,根据潮汐能与风能各系的特点,配置氢储能、钠硫电池、超级电容构成的多元混合储能,优化各个储能单元的容量,使得既满足运行可靠性要求,又满足年综合费用最低的经济性要求。构建了潮-风系统的数学模型和优化模型,以年综合成本最低为目标函数,制定了基于频谱分析的不平衡功率分配策略,得到各个储能单元的分配的不平衡功率,从而得到潮-风系统中潮汐电站、风电站、以及多元混合储能的各部分储能单元额定容量和额定功率。最后,基于储能在系统安装位置不同导致的网损、节点电压偏差、安装成本等指标也是不一样,所以在上述潮-风系统配置储能容量的基础上,进行分布式储能配置。构建了上下两层目标函数,上层旨在满足系统运行层面要求,下层旨在满足系统施工层面要求,同时考虑不同节点安装成本不同和微地形对风速影响不同两方面因素,目标在于微地形对风速修正,以及修正以后各节点功率分配,最后在IEEE30节点系统中进行算例分析,得到了各节点分配多元混合储能的结果,并与集中储能方式进行对比,验证了分布式储能的优越性。
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