随着世界经济的快速发展,能源消耗日益增加,世界能源危机日益凸显。同时,煤炭、石油等一次能源的消耗带来的环境问题也日益突出,全球环境问题及能源短缺问题已成为世界历史进程中面临的重要问题。发展环境友好的可再生能源已成为世界各国解决能源危机和环境污染的首先之法。在可再生能源发电技术的有效利用形式中,风力发电是技术最成熟、最具备开发条件、发展前景良好的项目。自20世纪90年代以来,风电的年增长率一直保持了两位数的百分比水平。但风机出力具有空间分散性、时间强随机波动性、间歇性、可调度性低等固有的缺陷,导致风电场并入电网后将对电网的运行方式、电压及无功控制、电能质量和二次系统等方面造成一定的影响,技术层面上的“并网难”和“弃风”一直是制约风电发展的最大难题。针对该技术难题,国内外专家学者提出应用风储联合发电技术予以解决。储能系统能够实现电能的时空平移,响应速度快且具备大规模应用的可行性。风储孤网系统作为风储联合发电系统的有效利用形式,具有运行灵活、高效等特点,是未来新能源的重要应用形式和技术发展趋势,大规模应用的前景广阔。开展风储孤网运行与控制技术的研究,不仅有利于促进清洁能源技术及储能技术的发展和应用,而且对于解决偏远地区的供电问题,提高电网运行和控制的灵活性,全面提升电网大面积停电后恢复能力等都有着积极的现实意义。目前涉及风储孤网系统的研究主要集中在控制策略分析和实验验证,缺乏系统的理论论证,诸多问题有待进一步探究和完善。因此,本文以风储孤网系统的稳定运行机理及协调控制策略为研究重点,开展风储孤网系统的理论研究。主要工作和结论如下:(1)综述了风储孤网系统的典型结构和应用场景和风储孤网系统运行与控制关键技术,并对风储孤网系统的未来研究重点做出总结;(2)基于多智能体技术,提出了风储孤网系统协调运行控制策略。基于多智能体技术的风储孤网系统协调运行控制策略中,上层为协调控制智能体、下层为单元分散控制智能体,通过上层协调控制智能体与下层为单元分散控制智能体的交互及应答过程实现储能单元的充/放电控制及电压稳定控制,从而保证风储孤网系统的协调运行;(3)根据风储孤网系统各单元的控制策略及数学模型,建立风储孤网系统的小信号模型,基于特征值分析法和李雅普若夫判据进行风储孤网系统的小信号稳定性分析,得到保持系统稳定运行的各控制参数的大致取值范围并进行初步优化;将得到的初步优化控制参数的特征值和优化之前的特征值记性对比分析,判断系统运行的稳定性;(4)在基于特征值分析法和李雅普若夫判据的参数优化基础上进行风储孤网系统容量配置的研究,基于MATLAB/Simulink软件在风电机组出力一定的情况下,通过改变储能单元的容量进行风储孤网系统容量配置的仿真研究;在风机出力一定的情况下(25kW),储能电池额定容量的取值为1000Ah既可以满足系统频率的响应速度,也能保证系统有功功率的响应速度。本课题的研究成果可为风储孤网系统稳定运行机理和协调控制等问题的研究提供关键技术及实践依据。