基于时频分析的风电波动平抑及风储联合调度研究

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近几十年来,由于能源危机和环境污染等问题,作为清洁能源的风能开始得到广泛应用,电力系统中风能的渗透率逐渐提高。然而,受到气候和地理环境等因素的影响,风电出力具有间歇性和波动性等特点,影响电能质量。此外,风电的急剧变化增加了电力系统调度的难度,可能会导致严重的安全稳定性问题。储能具有快速响应、可靠性高、充放电灵活等优点,能够平滑风电场出力的波动,提升风电的可控性,有助于提升电力系统运行的稳定性与经济性。储能参与风电波动平抑和风储联合调度已经成为当下国内外的研究热点,具有重要的意义。时频分析方法能从时间和频率上提取风电功率的平稳及非平稳特征,在分析风电功率及风电功率波动这类非平稳信号方面具有一定的优势。鉴于此,本文从时-频域分析的视角对储能参与风电波动平抑和风储联合调度的相关问题开展研究。本文主要研究内容如下:(1)采用时频分析方法对风电功率及风电功率波动进行时频分析。基于小波包变换建立反映风电功率波动性、随机性的时频域特征指标,并对时频特征指标进行分析,从时频域的角度对风电功率及风电功率波动的特征进行评价,为风电功率波动平抑提供参考。(2)针对风电场,提出了一种基于时频分析的改进小波包风电波动平抑方法,得到平抑后的风电并网功率和储能功率指令。随后,建立基于Haar小波的混合储能配置自适应双层优化方法进行储能配置。算例仿真结果表明:改进小波包波动平抑方法在满足风电波动标准的基础上,减小了储能功率指令的累积功率和充放电切换次数;基于Haar小波的储能配置方法降低了储能配置成本、延长了蓄电池的寿命。(3)针对电网,提出了一种基于时频分析的风储联合系统调度模型。根据电力负荷预测值和平抑后的风电功率计算等效负荷,并对其进行Haar小波包分解,提取出能反映等效负荷快速性变化的高频分量和反映等效负荷规律性变化的低频分量,将高频分量加入到储能电池的最大充放电功率约束中。以风储联合系统综合运行成本最小为目标函数,构建了一种基于时频分析的风储联合系统调度模型。最后,通过在GAMS优化软件中编程调用CPLEX求解器进行求解,算例分析验证了该方法的有效性和合理性。
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