计及不确定因素的风光储发电系统容量优化配置的设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1．目的及意义

从电的发现到现代电能的大规模运用，“储存”始终是电力生产运行过程中的一大薄弱环节。传统能源的日益匮乏和环境的日趋恶化，极大地促进了新能源的发展，其发电规模也快速攀升^[1]，随着新能源大规模接入电网成为一种趋势，使得电网原本在“储存”这一薄弱环节带来更大挑战。对于风力发电和光伏发电来说，由于风能本身的随机性和波动性，风电出力表现出很大程度的波动性和不确定性；同时风能的不可控使得风电具有弱致稳性和弱抗扰性^[2-3]。在我国风电大规模开发、远距离输送的模式下，风电出力的上述特性对电网的供电充裕性和运行稳定性的影响更为严重；此外，电网薄弱地区的电压稳定性问题和有功备用不足电网的频率稳定问题也值得关注。另一方面，风速的随机变化和风机本身特性，以及风电系统中电力电子器件应用，带来电压暂降、谐波等电能质量问题。风电机组的低电压穿越问题也值得关注，故障发生时，若风电机组大规模同时从系统解列，可能导致连锁反应，严重影响电网的安全运行；同样，光伏发电大规模接入公共电网后，其出力的波动性使得电网常规的调度及控制策略难以适应，电网自身的运行调整与控制能力被削弱，给电网安全稳定运行带来新问题^[4]。

为了解决上述问题，研究人员提出了将储能技术应用于分布式发电系统中，在新能源的并网过程中，通过在出口侧安装储能装置，可以平抑输出功率的波动，一定程度上将新能源转化为可调度的电源，有助于减少对电网的冲击，提高电网的运行稳定性，此外还可以提供电压支撑，改善电能质量等,通过与传统电源的对比，储能为电网提供调频的技术优势较明显，并且在运行的经济性上有较大的改善。储能技术的应用可在很大程度上解决新能源发电的随机性和波动性问题，使间歇性的、低密度的可再生能源得以广泛、有效地利用，并且逐步成为经济上有竞争力的能源^[5-6]。

2. 研究的基本内容与方案

2．研究的基本内容、拟采用的技术方案及措施

研究的基本内容主要有五个方面。第一，研究风力发电装置在分布式发电系统中模型的建立；第二，研究光伏发电装置在分布式发电系统中模型的建立；第三，研究重力储能装置在储能系统中模型的建立；第四，研究计及不确定因素的风光储发电系统容量优化配置的方案；第五，研究在matlab中风光储发电系统仿真的实现。

拟采用的技术方案及措施有以下几点。第一，对于风力发电模型的建立，拟采用两参数威布尔分布模型模拟风速，得出对应的概率密度函数。当风电场的实时风速小于风力发电机组的切入风速时，风力发电机组的输出功率为零；当风电场的实时风速大于风力发电机组的切入风速小于风力发电机组的切出风速时，风力发电机组的输出功率不为零；当风电场的实时风速大于风力发电机组的切出风速时，风力发电机组的输出功率为零，从而通过分段函数建立风力发电机组的数学模型；第二，对于光伏发电模型的建立，通过选择合适的地址，查阅气象文献，计算出全年每一天的太阳赤纬角、每小时的太阳时角、太阳高度角和太阳方位角，然后根据经验公式得到全年每小时光伏电池板上的辐射量；第三，对于重力储能模型的建立，可以分为上升与下降两段研究。当电网中有盈余的电力时，电力带动电动机旋转，从而牵动重物，将处于山底的重物沿倾斜的山体提升到指定的高度，将电网中盈余的电能转换为重物的重力势能进行储存，等待下一次的释放；当电网的电力不足需要补充电力时，位于山顶的重物沿倾斜的山体下滑，带动当电网有盈余的电力时，重物沿倾斜的山体下滑，滑行的重物牵动发电机旋转，将重物的重力势能转换为电能补充到电网。通过分析上升与下降阶段的受力情况，可以得出相应的约束条件，从而建立重力储能模型；第四，对于系统容量优化配置方案，通过分析储能系统的控制策略，以储能系统年综合成本最小为优化目标函数，建立优化模型，通过遗传算法，求得最优解，得到最优配置方案；第五，对于仿真验证，通过matlab建立系统模型，对相关算例进行求解从而验证本方案是否可行。

3. 研究计划与安排

3．进度安排

1-2周，完成开题报告和文献翻译，完成开题答辩；

3-4周，了解重力储能的原理性特点，了解风力发电、光伏发电和负荷的特性；

4. 参考文献（12篇以上）

4．阅读的参考文献

[1]国家电网公司"电网新技术前景研究"项目咨询组,王松岑,来小康,程时杰.大规模储能技术在电力系统中的应用前景分析[j].电力系统自动化,2013,37(01):3-8 30.

[2]周强,汪宁渤,何世恩,等.高弃风弃光背景下中国新能源发展总结及前景探究[j].电力系统保护与控制,2017,45(10):146-154.