江苏电网侧百兆瓦级电池储能电站运行与控制分析

电池储能系统具有建设周期短、响应速度快、应用模式多样等显著优点,近年来建设规模不断扩大,在国家和地方政府的推动下,得到越来越广泛的应用。江苏镇江百兆瓦级储能电站自2018年7月投运以来,已参与电网调峰、调频、应急响应等多种辅助服务功能。针对江苏百兆瓦级电池储能电站,从其结构特点入手,研究分析储能电站在不同应用模式下的运行控制策略,并针对电站的响应指标和目前的运行情况进行测试分析,探索电网侧大规模储能电站的应用价值。     

电化学储能系统参与调峰调频政策综述与补偿机制探究

近年来,储能参与电网调峰调频辅助服务的政策层出不穷,有必要对其进行梳理与分析。本文结合电化学储能调峰调频性能与电化学储能电站运行案例,从国家、区域、省市三个层面剖析了近年来储能参与调峰调频辅助服务的政策,并归纳了典型省份对储能参与调峰调频辅助服务的准入要求、交易价格与交易模式。随后,分别从美欧储能参与调频补偿方式,以及我国主要的调频补偿方法两个方面探究了储能参与调频的补偿机制;以青海省为例,梳理了我国储能参与调峰的主要方式与补偿机制。最后,简要分析了现阶段储能参与调峰调频辅助服务的问题,从完善差异化补偿、优化储能调频调控方案、探索共享储能运营模式、完善准入及评价标准等方面对电化学储能参与调峰调频辅助服务提出了建议。     

储能联合发电机组调频经济效益分析

近年来,国内电网电源结构发生了巨大变化,风电及光伏发电等大功率新能源并入电网。在利用可再生能源的同时,由于其电网不友好特性,对火力发电机组灵活性要求逐步提高。从储能电池系统联合火电机组对电网提供自动发电控制AGC(automatic generation control)调频角度出发,首先论述了国家针对调频服务的相关补偿政策;然后对调频补偿进行数学建模与分析;接着对储能经济进行数学分析;最后通过Matlab对广东某厂储能参与调频运行结果进行仿真,对储能投资进行评估。结果验证了储能联合发电机组调频具有良好经济效益。     

储能商业化应用政策解析

我国储能产业正处于从政策层面向落实行动计划过渡的时期。在国家各类政策的指导下，各省市依据其区域特点在梯次回收、辅助调频、新能源发电等领域发布了相关政策，这在一定程度上加快了储能迈向商业化的步伐。就梯次电池回收利用、新能源发电、电力辅助服务、电价改革等方面梳理了国家层面以及地方的储能政策，分析了储能技术在应用领域、省市行动计划、企业示范工程的政策要点以及盈利模式。对目前的储能商业化进程给出相应的建议和展望，为今后提升储能效益价值有一定参考意义。     

电池储能提高电力系统调频性能分析

针对同功率电池储能系统对火电机组调频替代能力量化不明确的问题,通过分析对比电池储能系统与火电机组调频的原理,确定储能调频在频率响应稳定性和快速性方面的优势。从调差系数出发,分析储能对高比例可再生能源调频系统的影响,确定同功率储能对火电机组在提升调频效果方面的优势。定义了储能调频替代的功率和能量指标,并提出储能提高频率最低点的替代指标。最后,根据所提出的相关定量指标,以中国东部某区域电网系统为例,分析了不同扰动场景下多时间尺度的储能的替代能力,验证了电池储能对火电机组的高替代能力。     

储能在电力系统中的作用与运营模式

随着可再生能源的快速发展及能源互联网的构建,储能在整个能源电力体系中的作用越来越重要,而储能技术的日趋成熟,已基本具备了推广应用条件。该文从电力系统的发展需求出发,分析了储能在电力系统调峰、调频、调压、电能质量治理、供电可靠性提高及多种应用综合等方面的作用;从发电侧、电网侧和用电侧等不同角度结合电价结构分析了储能的运营模式;并从储能应用技术、发展模式和市场机制等方面提出了储能应用的发展建议:(1)加大对基础材料和核心技术的支持力度,形成核心竞争力;(2)出台储能配套政策,形成储能应用市场的良性发展机制;(3)整合上下游产业和应用市场,推动储能技术快速发展;(4)鼓励多种储能技术竞争与多元化发展。     

飞轮储能在区域电网中的调频应用及经济性分析

介绍了飞轮储能在区域电网的应用现状,提出了飞轮储能用于电网调频的经济性分析评估方法。通过美国加利福尼亚州的工程实例详细分析了飞轮储能在电网调频中的效益投资情况。结果表明,飞轮储能的投资效益比接近1,具有良好的投资回报价值;在大规模商业化应用后,收益投资比可达1.97。     

百兆瓦级电化学储能电站能量管理研究综述

储能电站能量管理技术对于提高储能电站运行效率、降低全生命周期成本的重要性与日俱增。为此，首先阐述了百兆瓦级电化学储能电站相关政策、标准及发展现状；其次针对电化学储能电站的数据处理技术和通讯技术架构、应用现状进行详细分析；再次，对储能电站的外部需求及调度管理技术进行了归纳总结，并阐明储能系统中各电池簇级、模组级中的能量管控技术；最后对百兆瓦级电化学储能电站能量管理技术的未来工作进行了展望。     

电化学储能参与调频市场的贡献评估方法

电化学储能参与调频服务市场、秒级响应联络线功率偏差,而衡量联络线功率偏差控制的指标CPS1和CPS2是由分钟级的联络线偏差电量累计值计算得到的,难以客观评价储能对调频的贡献。为此,提出了一种电化学储能参与调频服务市场的贡献评估方法。该方法将区域控制偏差作为反映储能电站调频作用的影响变量,通过建立“储能电站调频功率”与“区域控制偏差ACE”间的关联性,得到储能调频对区域控制偏差的作用值,进而构建衡量储能对系统调频贡献程度的指标;基于置信水平,分析储能对调频贡献程度指标的分布情况,确定储能在调频市场的贡献及经济效益。根据某省级电网的实际运行数据进行测算的结果表明,该方法能准确衡量储能的调频贡献,为科学合理地制定储能参与调频服务机制提供依据。     

钠硫电池储能应用现状研究

介绍了钠硫电池的结构组成、工作原理和参数特性,分析了钠硫电池的应用类型和应用现状;针对负荷平定、不间断电源和应急电源的应用情况给出了统计分析;以美国第一个兆瓦级储能项目为例说明了其成本构成和经济效益;对典型钠硫储能系统给出了设计方案和关键技术分析,对电池管理系统、功率转换系统以及监控系统给出了详细介绍;依据2010年国家电网对清洁能源做出的预计对于国内电力储能需求和钠硫电池国产化后的应用前景给出了预测。     

储能系统容量优化配置及全寿命周期经济性评估研究综述

近年来,随着储能技术性能的提高、成本的降低、电网供需矛盾的突出以及激励政策的出台,长寿命、低成本、高能量转换效率的电池储能技术的经济性逐渐凸显,储能技术的应用正逐步由项目示范转向商业运营。但现阶段储能系统的技术和经济性能有限,尚不具备规模经济性,储能系统容量配置及经济性评估是储能项目示范和商业推广应用的前提。通过分析储能应用需求、国内政策环境,提出储能容量配置及经济性评估的必要性。总结分析了储能在电力系统各环节的应用功能、储能技术类型及其参数、现阶段具备在电力系统中大规模应用的典型电池储能技术类型及技术经济指标现状、国内外典型储能示范工程、退役动力电池在电力系统中梯次应用的现状、以及储能容量配置及经济性评估研究现状。     

高风电渗透率下考虑电网频率支撑需求的储能系统配置方法

提出了一种高风电渗透率下考虑电网频率支撑需求的储能系统配置方法.以频率变化率和频率偏差为限制条件,建立新能源系统所能承受的最大功率增量与等效惯性常数、调差系数以及风电渗透率等已知参数的联系.通过对3阶虚拟同步机控制策略下的储能系统容量与控制参数进行量化配置,提高不同风电渗透率系统对不平衡功率的消纳能力.以储能配置在频率支撑中贡献的等效单位调节功率为参考,对不同功率增量下储能系统的频率响应贡献、调频出力占比以及输出功率特性进行刻画与分析.仿真验证了该配置方法下的储能系统可控性强,能够较为精准地提供电网所需的有功调节量,有效改善风电并网环境.     

南方电网储能联合火电调频技术应用

为更好地指导储能联合火电调频工程的建设应用,推动中国南方区域辅助调频市场的发展,阐述了中国南方电网储能联合调频工程建设和运行情况,重点分析了储能系统调频效益及对电网系统稳定的影响,得出的主要结论是:储能系统对机组的轴系扭振模态、电力系统稳定器功能、一次调频等基本无影响,采用重复控制等谐振抑制技术后储能谐波含量能控制在1％以下.储能联合调频能显著提高机组综合调频性能指标和调频里程,增加调频里程补偿收益,经济效益可观.     

用户侧储能设备参与电网辅助服务的技术经济性分析

随着电力体制改革的深入,电力需求侧管理的成熟,储能产业的快速发展,国家和政府出台了相应的政策,积极鼓励分布式储能设备充分利用需求响应资源,主动参与电网的削峰填谷、调频、旋转备用、黑启动及需求响应等辅助服务。针对目前用户侧储能资源闲置、分布式储能设备没有得到充分利用的问题,结合用户侧典型储能设备参与电网削峰填谷及调频辅助服务的技术经济性算例分析,充分考虑陕西电网的实际情况及其用户侧储能的发展现状,在科学性和可行性相结合的原则下,为促使更多的用户侧储能参与电网削峰填谷及调频辅助服务,从完善现有电价制度、消纳可再生能源和加大政府补贴力度3个方面提出相关建议,推动陕西省加快建设辅助服务市场,带动储能产业快速发展。     

储能协助风电机组参与电网调频控制策略研究

风机通过电力电子设备连接至电网,当转子动能与系统频率解耦,无法为电网频率变化提供惯性支撑,随着系统中风电比例的增加,系统频率稳定受到严峻挑战。文中提出一种变系数综合惯性控制方法,风机能够根据频率的扰动灵活调节输出功率;在此基础上,提出结合桨距角备用控制协同调频方法,通过对风速的分段处理,使风电机组参与电网调频具有针对性;为进一步优化风电机组调频性能,风电并网系统增加了储能装置,通过对风储系统惯性进行详细分析,提出了一种风储系统联合调频控制策略,采用模糊控制策略对中高风速区间风储出力分配制定相应的规则,实时调节储能出力系数。最后对风储调频策略进行仿真验证,结果表明,所提方法能有效改善风电机组调频效果,保证高比例风电并网的频率稳定。     

计及等效转动惯量的储能最优调频控制方法

未来电网侧大规模储能将承担系统更多调频任务,因此研究储能系统提供的等效转动惯量是十分必要和有益的。根据系统频率变化等效原则,研究了储能系统转动惯量计算方法,同时比较了典型控制方式下的储能系统转动惯量特性,给出了储能系统不同控制方式的应用场景。根据储能系统不同控制方式下的等效转动惯量特性,给出了一种最优调频控制方法。通过建立仿真环境,对不同控制方式下的储能转动惯量进行计算,对储能系统不同控制方式在频率变化的不同阶段进行分析,验证了理论分析结果的正确性及最优调频方法的有效性。     

基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略

光伏渗透率的不断提高降低了新型电力系统的转动惯量,给系统频率稳定性带来了新的挑战,储能出力灵活且迅速,将储能与光伏结合构成光储电站参与电网调频能够提高新型电力系统频率稳定性。光储电站参与系统调频的有功出力受到光照强度、储能荷电系数等多因素的影响,然而现有的与光储电站调频控制有关的研究大多对这些多约束的处理能力较差。在此背景下,提出一种基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略。该控制策略以最小化系统频率偏差与频率变化率之和为目标,计及光储电站有功出力及总发电量约束,优化光储电站有功出力,并通过控制光储电站有功输出参与系统频率调节。最后,通过仿真算例说明了所提方法相比传统控制策略调频效果更优,能够在考虑多约束的情况下快速精准确定光储电站出力,提高系统频率稳定性。     

基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略

光伏渗透率的不断提高降低了新型电力系统的转动惯量,给系统频率稳定性带来了新的挑战,储能出力灵活且迅速,将储能与光伏结合构成光储电站参与电网调频能够提高新型电力系统频率稳定性。光储电站参与系统调频的有功出力受到光照强度、储能荷电系数等多因素的影响,然而现有的与光储电站调频控制有关的研究大多对这些多约束的处理能力较差。在此背景下,提出一种基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略。该控制策略以最小化系统频率偏差与频率变化率之和为目标,计及光储电站有功出力及总发电量约束,优化光储电站有功出力,并通过控制光储电站有功输出参与系统频率调节。最后,通过仿真算例说明了所提方法相比传统控制策略调频效果更优,能够在考虑多约束的情况下快速精准确定光储电站出力,提高系统频率稳定性。     

储能电站参与能量-调频市场联合调度模式研究

随着电力市场改革的稳步开展以及储能技术的重大突破,储能电站作为交易主体参与电力市场交易机制的研究提上日程,成为进一步深化储能商业化运营亟待解决的重要问题。以美国加州调频补偿机制为应用背景,基于电力系统源-网-荷-储的协同特性以及储能电站的运行和调节特性,考虑储能电站调频容量与调频里程的耦合,构建了储能电站作为交易主体参加能量市场与调频辅助服务市场的联合调度模型。基于改进IEEE 39节点系统的算例对所提模型进行了验证,并对加州模式下,储能电站本身的运行特点及其对系统运行的影响以及储能电站参与能量市场和调频辅助服务市场的利益分配特点等进行了详细分析,对国外储能电站参与电力市场的成熟应用模式的国产化具有较好的启示作用。