基于电池储能装置抑制电力系统低频振荡的研究

论文摘要

随着我国电力系统的发展,大区域电网将逐步互联,系统规模将进一步扩大。全国联网可以取得显著的联网效益,包括电力电量效益、错峰效益、水电跨流域补偿调节效益、减少备用和紧急事故支援效益、调节余缺效益和水、电互补效益。全国联网在带来巨大经济利益的同时,也对电力系统运行带来一系列的新问题,如多大区域电网联网后,可能出现弱阻尼或负阻尼振荡问题;电网互联后,网架较薄弱的电网内部安全稳定水平有可能降低;多大区电网交流互联后,存在一些电网稳定问题突出的薄弱环节,今年1月我国南方十几个省市遭受数十年不遇的雪灾,致使许多省份电网出现大面积损毁,电力系统稳定性遭到极大破坏,最终导致大面积停电。电力系统的稳定性是电力系统的首要问题,需研究采取相应的稳定措施等问题。文章首先对储能装置、电力系统低频振荡的基本概念作了简单介绍,并分析了我国发展储能装置的重大意义。随后本文根据抑制电网低频振荡的要求,设计仿真了各种电池储能装置的控制器;基于PSS/E的控制器、发电机、变压器的数学模型与参数选择;基于PSS/E的机电暂态模型分析了四机两区域系统的电池储能装置抑制低频振荡问题;基于PSS/E的控制器模型仿真在实际华东电网中加入电池储能装置后抑制电力系统低频振荡。研究结果表明,通过合理安排运行方式,选择合适的控制器类型和参数,储能装置的接入可以很好地改善电力系统的稳定性,抑制电力系统的低频振荡。文章提出储能装置最小临界容量概念,并对电池储能装置的经济性作了初步讨论,最后对目前国外已经运行的电池储能装置作了简要介绍。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 概述
• 1.1 储能装置概述
• 1.1.1 引言
• 1.1.2 储能装置的定义与分类
• 1.1.3 储能装置在电力系统中应用
• 1.2 我国发展储能装置的重要意义
• 1.2.1 我国脆弱的电网结构
• 1.2.2 我国发展电力储能装置的必要性
• 1.2.3 基于储能技术的解决方案
• 1.2.4 推进储能技术的一点想法
• 1.3 本文的目标和内容
• 第二章 电力系统低频振荡及其研究方法
• 2.1 低频振荡现象
• 2.1.1 低频振荡的定义及分类
• 2.1.2 低频振荡的机理研究
• 2.1.3 低频振荡的分析方法研究现状
• 2.1.3.1 特征值分析法
• 2.1.3.2 Prony分析方法
• 2.1.3.3 测试信号法
• 2.2 低频振荡控制措施
• 2.2.1 传统控制方式
• 2.2.3 新型控制方式
• 第三章 仿真软件PSS/E及各种模型介绍
• 3.1 引言
• 3.2 PSS/E动态仿真基本原理简介
• 3.3 PSS/E小扰动稳定功能介绍
• 3.3.1 PSS/E小扰动稳定分析原理
• 3.3.2 PSS/E小扰动稳定分析步骤
• 3.4 PSS/E储能装置简介
• 3.4.1 电池储能装置模型
• 3.4.2 超导储能装置模型
• 3.5 PSS/E中发电机模型介绍
• 3.6 储能装置控制器模型介绍
• 3.6.1 比例控制
• 3.6.2 比例积分控制（PI）
• 3.6.3 比例积分微分控制（PID）
• 3.6.4 频率敏感控制器
• 第四章 四机两区域系统（KUNDUR）低频振荡仿真
• 4.1 引言
• 4.2 基于PSS/E的四机两区域系统仿真分析
• 4.2.1 无电池储能装置
• 4.2.1.1 没有加装快速调速器
• 4.2.1.2 加装快速调速器
• 4.2.2 电池储能装置不同安装地点仿真分析
• 4.2.2.1 无调速器系统仿真分析
• 4.2.2.2 实际系统仿真分析
• 4.2.3 电池储能装置不同控制策略仿真分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 华东电力系统仿真分析
• 5.1 引言
• 5.2 电池储能系统抑制华东电网低频振荡仿真分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 储能装置类型和容量对仿真影响
• 6.1 引言
• 6.2 电池储能与超导储能仿真对比研究
• 6.3 储能容量对低频振荡影响研究
• 6.4 储能装置临界容量
• 6.5 电池储能电站实用相关问题探讨
• 6.5.1 铅酸电池储能系统（VRLA）
• 6.5.2 PS-Br电池储能系统
• 6.5.3 燃料电池储能系统
• 6.5.4 钠硫电池储能系统
• 6.5.5 钒电池储能系统（VRB）
• 第七章 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 研究工作展望
• 参考文献
• 附录
• 作者简历及攻读硕士学位期间发表的论文