可调度风光出力的混合储能系统优化设计

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1、上海交通大学硕士学位论文可调度风光出力的混合储能系统优化设计硕士研究生：张靖宁学号：1120319025导师：李国杰副导师：冯琳申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电子信息与电气工程学院答辩日期：2015年1月授予学位单位：上海交通大学ShanghaiJiaoTongUniversityMaster’sThesisOptimizationandDesignofHybridEnergyStorageSystemwithDispatchableWind/PhotovoltaicPowerOutputCandidate：ZhangJingningStudentID:11

2、20319025Supervisor：Prof.LiGuojieAssistantSupervisor:Ms.FengLinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceinEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringSchoolofElectronicInformationandAffiliation：ElectricalEngineeringDateofDefence：Jan,2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversi

3、ty上海交通大学硕士学位论文可调度风光出力的混合储能系统优化设计摘要作为两种最主要的绿色新能源，风电和太阳能光伏发电近年来在全球范围内得到了大力推广及应用。为了缓解此类可再生能源接入对电网造成的影响，尤其是解决稳定性、调度性及安全性等难题，人们提出了各类方案和措施。在众多解决方案中，能量存储系统是被学者反复论述的一类方案。传统上，抽水蓄能是最为常规的实现大规模能量存储的一种储能技术，它在当今社会已经获得了成功的商业化应用。不过，抽水蓄能有其自身的局限性——它受到严苛的地理条件制约，只能于部分可行的地区采用。时至今日，更多的新型储能技术不断涌现，如锂离子电池、全钒液流电池

4、、钠硫电池、超级电容等电化学储能技术。这些新兴的储能解决方案不断推进电网的建设及高级储能技术的发展，也使得储能技术在一定程度上成为了智能电网技术研究的新领域。电化学电池技术能量密度较高，常作为长时间尺度储能技术使用；超级电容功率密度高但能量密度较低，常被作为短时间尺度储能技术使用，可见各类储能技术在应用上仍有侧重点。对于各类实际工程，单一介质的储能系统尚无法满足所有情形，于是，混合型储能系统的概念被学者和工程人士提出。在当前国内智能电网示范工程中，混合型储能方案已逐渐占据了主流。所以，研究混合型储能技术，解决混合型储能系统的成本、性能、配置优化和设计问题具有重要的现实意

5、义。本论文首先分析国内外储能示范工程，研究其主要储能介质和装配容量，进一步研究其系统组成。然后，分析当前储能技术和方案并找出其优缺点。接着，对储能系统成本的影响因子展开了研究，并探讨了混合储能系统及各储能介质化学属性，将爬坡率视作储能系统成本计算第一个影响因子，引入Copula函数分析风电功率和光伏功率相关性并将之假定为第二个影响因子，给出缓冲功率控制算法和储能系统成本估算公式，再以积分法计算电池储能和超级电容储能系统容量，从而研究储能系统成本与风光出力相关性和最优爬坡率的关联。以上具有创新性的研究工作将使得混合储能系统在国内进一步推广具有可行性。由论文可得出结论：混合

6、储能系统的建设成本，不但取决于储能介质的性能I上海交通大学硕士学位论文本身，还受到风光电出力相关性、地理气象、环境空间等诸多因素的综合影响。论文所设计的程序，能模拟并预估混合储能系统成本和容量配比，并一定程度上解决工程上的容量优化和成本预算等问题。关键词：混合储能技术、相关性、Copula函数、容量优化、爬坡率II上海交通大学硕士学位论文OPTIMIZATIONANDDESIGNOFHYBRIDENERGYSTORAGESYSTEMWITHDISPATCHABLEWIND/PHOTOVOLTAICPOWEROUTPUTABSTRACTAsthemostattractiv

7、egreenresources,windpowerandphotovoltaicpowergainworldwidepopularityinthelastfewyears.Toalleviatetheimpactofrenewableenergythataccessesthegrids,especiallyonthestability,dispatchabilityandsecurity,peoplehaveproposedarangeofnewmethodsandschemes.Amongallthesolutions,theenerg