抽水蓄能电站对可再生能源消纳作用研究

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当前可再生能源规划的项目和并网的项目越来越多,可再生能源在电源供给侧所占的比例越来越高,电源将由火电、水电、核电的传统旋转发电机为主,转变为由新能源为代表的静止发电机与传统旋转发电机共同主导。然而,此类变化使得电力电量平衡有多场景特征,即使最大负荷时刻可达到平衡,但在某些时刻可再生能源满发或无出力情况下可能无法平衡。本文针对电源供给侧高比例可再生能源入网造成系统中源荷不平衡、传统火电机组调峰困难以及弃风弃光现象,以生产效益最大为目标,建立风光火发电生产效益调度模型和风光火抽蓄生产效益调度模型,探究抽水蓄能接入系统后对各生产单位的积极影响。结合光伏电站、风电厂的部分历史发电数据和数学模型分析了可再生能源的出力特性,以及出力不稳定的主要因素。介绍了最大功率点技术在光伏发电的重要作用,通过基于欧式距离法改进了粒子群算法的权重,并追踪多峰值情况下光伏阵列的最大功率。将电站的历史发电数据通过K-means进行聚类,得出四个场景的光伏、风电的输出曲线以及每个场景出现的概率。泛在分析了可再生能源消纳艰难的缘由。以生产效益最大为目标,考虑电能供需平衡、机组出力范围、机组爬坡等约束条件,建立了计及生产效益的风光火发电系统经济调度模型。以四个典型场景为基础,合成96小时算例场景,在系统稳定运行的状态下,通过免疫粒子群算法求解96小时中各个电厂的调度情况,生产效益,验证了在传统系统中接入高比例可再生能源,会导致火电调峰困难,弃风弃光量较高的特点。总结分析储能电站对可再生能源消纳的重要性,以及储能电站对可再生能源度电成本的影响,并详细剖析现阶段在建或已建的各类型储能优缺点。根据抽蓄的工作特性,对抽蓄机组在发电工况、抽水工况过程中的势能—动能—电能的转化建立等效数学模型。根据可再生能源各时段入网比例不同,提出了抽蓄参与系统调度的原则。建立风光火抽蓄联合体调度方式,在满足特定约束的环境下,以发电模型的总运行效益最优为调度目标,建立计及经济效益数学模型,根据抽蓄参与调度的原则,提出了抽水蓄能的两种工作模式:柔性工作模式和效益工作模式。通过合成场景的96小时的仿真运行,验证了抽水蓄能在接入电网后对消纳可再生能源、提高生产效益等方面具有积极影响,且改变了电力系统电源供给侧的调度方式。
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