储能装置提高风电系统暂态稳定特性的仿真研究 开题报告.doc

开 题 报 告 论文题目： 储能装置提高风电系统暂态稳定特性的仿真研究 学院：电气工程学院 一、论文选题的目的和意义 从20世纪开始，资源的可持续利用成为一个热门的话题。能源危机与保护环境的角度来说，使用清洁燃料密切关系着国民经济的可持续性发展。世界各国开始大力研究太阳能、风能、生物质能等新型发电技术。随着科学技术的进步，人们将找到一条经济发展与保护环境共存的道路。 目前，在风能利用方面，欧洲的发展给了人们信心，西班牙和印度的后继崛起更是为发展中国家扬起风帆。随着规模的扩大，风电的成本正在显著降低，风能有望通过广大科技工作者和政府的努力在10年内具备与传统能源相竟争的能力。 我国是利用风能最早的国家，风力发电事业也在飞速发展，沿海发达地区和西北地区都是我国风能资源分布的丰富区。如果能够充分开发地区的风能优势，那么风力发电正好可以弥补东南沿海经济发达地区电力短缺的难题。在西北经济落后地区，既可以提高当地人民生活水平，又可以增加就业并向经济发达地区卖电，提高地方经济发展速度，同时减少了对国际能源的依赖。 但是风电系统也有其明显的缺点：风作为一种不受人控制的自然资源，它时有时无、忽大忽小。当它作为一种电源接入到电力系统当中时，它的间歇性和随机性增大了电力系统的调峰难度，也给整个系统带来了新的不稳定因素，使得风电的大规模发展面临瓶颈。由于风能固有的不可预测性和不稳定性，使风电具有间歇性的运行特征，无法保证稳定、持续不问断地发电，往往电网处于用电高峰时风电发不出电来，而当电网处于用电低谷时风电却可能满负荷发电，这就增加了电网调度难度，使风力发电的供给与需求很难协调起来，增加了维持电网的稳定的难度。此外，风力发电机组中的大功率电力电子器件的应用，风力发电机组频繁的并网投切，也造成了电网的谐波污染、电压波动和电压闪变。由于风电系统的的特性和缺点，风电系统并网会对电网到来较大的影响，对于如何减小风电系统对系统带来的影响是十分必要且有意义的。相关研究表明，储能技术将是解决这个矛盾的重要手段之一。 二、国内外关于该论题的研究现状和发展趋势 国外研究储能起步较早，走在前列的是美国和日本，已经由研究储能的本身结构和能量转换控制转向于储能装置在系统中的应用。如美国西部邦纳维尔电力局早在上世纪80年代就已研制出30MJ的SMES储能装置，并用于一直区域间低频振荡。国内在该方面的研究还处于刚刚起步阶段，目前主要有三个研究方向： 第一，清华大学、中科院电工所等研究机构在储能装置本体结构和设计方面做了较多工作，包括储能材料的选择，结构设计，转速和性能分析。 第二，能量转换控制的研究，即利用电力电子技术控制储能装置和系统间的能量交换，该方向侧重于电力电子的控制系统设计和控制策略，如SVPWM控制。 第三，储能装置在电力系统中的具体应用，如抑止频率漂移，提高系统暂态稳定性，抑制低频振荡，改善电能质量，提高负荷和用户的能量管理水平。 三、论文的主攻方向、主要内容、研究方法及技术路线 本论文主要是研究利用储能装置的功率注入模型来达到稳定风电系统有功无功的问题，从而保证整个电力系统的稳定性。 实现该目的的平台选定为PSASP仿真平台，首先在该仿真平台下设计一个四机含风机的电力系统，并设置阵风扰动，观察其扰动过程中的输出波形变化，初步判断风机扰动对系统的影响。 再给予PSASP的UD自定义模型，设计利用储能元件的功率注入模型，并通过理论研究使该模型能够改善风电对电力系统的影响。 将该UD模型加入风电简单系统的仿真模型中，进行暂态计算，观察其输出波形，通过加入UD前后该系统的暂态曲线的对比，判断该模型是否达到预期目的，并不断进行改正和参数修改，知道最后达到最后的目标。 四、论文工作进度安排 第1~2周： 完成论文任务书及开题报告； 第3周：学习PASAP的使用方法，并阅读相关文献，进一步明确毕业设计的步骤和和所需的知识储备； 第4~6周：采集相关资料，了解风力发电系统的特殊性和构造特点，并在PASAP中做出风电机带负荷的仿真，得到加入不同类型扰动时的输出波形； 第7~8周：重点学习和掌握储能装置的原理和特点，并根据所学自己设计出负荷风电系统特点要求的储能元件注入功率模型； 第9~10周：进行PSASP仿真实验，研究不同扰动情况下该电路对风电系统实现控制的能力和可行性，并进一步做出改进和整理； 第11~13周：整理分析仿真结果，并请教老师辅导，做进一步修正； 第14~15周：完成论文的文字工作。 五、论文主要参考文献 [1] 《多类电源送端电网数字仿真实验室》风力发电模型技术说明书 [2] 《多类电源送端电网数字仿真实验室》风力发电建模技术报告 [3] 基于