解決棄風(fēng)問題的棄能利用模式嘗試研究.pdf

1、風(fēng)能、光能等可再生能源在現(xiàn)今發(fā)展迅速，但同時也面臨著許多亟待解決的問題，棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象就是其中之一。由于能源分布不均衡，線路輸送容量有限以及可再生能源本身的間歇性、波動性等原因而導(dǎo)致的棄能現(xiàn)象在造成大量資源浪費的同時也限制了可再生能源穿透率的提高。在用戶側(cè)方面，電動汽車（EV）在現(xiàn)如今以充電模式為主導(dǎo)的情況下，仍舊存在著因充電時間過長而引起的用戶里程焦慮問題。不僅如此，目前的 EV并沒有從源頭上實現(xiàn)減排的目標(biāo)，本質(zhì)上僅僅是將城市中汽車尾

2、氣的碳排放轉(zhuǎn)移成為了郊區(qū)火電廠的碳排放。綜合考慮上述問題，探索一種新的輸電模式，從而在可再生能源發(fā)展的過程中兼顧解決發(fā)電側(cè)和 EV用戶側(cè)的問題是具有重要意義的。本文的研究作為一種前瞻性的探索與嘗試，希望為可再生能源在未來的開發(fā)利用模式提供新的思路。本文主要工作如下：
　?、僖燥L(fēng)能為例，將解決棄風(fēng)問題作為出發(fā)點，提出并設(shè)計了一種棄能利用（Curtailed Energy Utilization, CEU）模式，將高負(fù)荷地區(qū) EV換電

3、站中的空電量電池利用鐵路等低成本運輸方式輸送到棄風(fēng)電場，利用“棄風(fēng)”對電池集中充電，并同時利用電池對風(fēng)功率波動進(jìn)行平抑。描述了棄能利用模式的整體結(jié)構(gòu)及運行方式，分析了電池在棄能利用模式中的定位。從商業(yè)運營方式、電池類型選擇、物流設(shè)計、經(jīng)濟(jì)效益以及輸電效率五個方面研究了棄能利用模式在未來推行的可行性，分析并例舉了棄能利用模式的特點與優(yōu)勢。
　　②設(shè)計了棄能利用模式下電池充電裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用 Matlab/Simulink以及 P

4、SCAD/EMTDC兩款仿真軟件搭建了風(fēng)場、電池、變換器等元器件的仿真模型以及系統(tǒng)整體模型，并設(shè)計了模型的控制原理?？紤]到棄能利用模式下，于風(fēng)場充電的電池可能存在多種類型，提出了改進(jìn)的充電裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及控制方法，在確保電池正常充電的同時可以滿足不同充電策略的需要。利用風(fēng)場典型日的風(fēng)速數(shù)據(jù)，進(jìn)行了棄能利用模式下電池充電以及功率控制的算例分析，在仿真層面上初步驗證了棄能利用模式的可行性及控制方法的有效性。針對棄能利用模式下電池模塊的規(guī)格、

5、性能標(biāo)準(zhǔn)化問題，提出了電池模塊充電箱的概念。
　?、鄯治隽藯壞芾媚Ｊ较屡渲贸夒娙萜鳎⊿uper Capacitor, SC）輔助電池進(jìn)行風(fēng)場輸出功率平抑的必要性和優(yōu)勢，設(shè)計了 SC最優(yōu)容量確定方法。利用離散傅立葉變換對儲能系統(tǒng)平抑部分理想的輸出功率進(jìn)行了頻譜分析。根據(jù)頻譜分析結(jié)果，綜合考慮電池與SC各自的可用荷電狀態(tài)（State of Charge, SOC）范圍、充放電效率、循環(huán)壽命、單位成本以及資本貼現(xiàn)率等影響因素，以平抑

6、部分成本工程期凈現(xiàn)值最低為目標(biāo)，通過尋找電池與SC最優(yōu)分頻點從而合理配置SC的容量。算例結(jié)果表明相比于單純利用電池進(jìn)行風(fēng)功率平抑，配置合適容量的 SC可以使平抑部分成本工程期凈現(xiàn)值下降26.7％。同時，考慮 SC最優(yōu)容量對應(yīng)的SOC初值約束以及出現(xiàn)極端風(fēng)況的情形，設(shè)計了SC的SOC模糊控制方法并通過算例驗證了控制方法的有效性，解除 SOC初值約束的同時能夠避免 SC因為頻繁處于過充或過放狀態(tài)而影響平抑效果。
　　對于棄能利用模式的