考虑储能电池参与一次调频技术经济模型的容量配置方法

规模间歇电源并网引起的电网频率问题,导致对引入储能辅助调频的研究越发迫切。提出一种考虑储能电池参与一次调频技术经济模型的容量配置方法。阐述了储能电池功率和容量设计的通用方法;通过分析储能电池在调频运行过程中的成本和效益,基于全寿命周期理论,运用净现值法结合仿真模型构建储能电池参与一次调频的技术经济模型;设计了一种储能电池参与一次调频的充放电策略,在此基础上,考虑受风电出力波动影响的电网综合负荷,从与之对应的电网频率信号波动特性出发,在确定的电网调频及储能电池运行要求约束下,得出调频效果最优、经济性最优以及两者综合最优目标下的储能电池容量配置方案。仿真结果表明了该方法的合理性及有效性。本研究有助于推动储能电池在辅助调频服务上的示范与工程化应用。     

大规模储能电源参与电网调频研究综述

为解决风电大规模并网引起的电网调频容量不足问题,可引入储能辅助电网调频,利用其快速响应特性改善调频效果。综述了储能参与电网调频的技术现状,包括必要性与可行性分析、区域电网与储能仿真模型、协调控制方法(储能控制策略、容量配置以及经济性评估、储能-传统调频电源的联合运行),并指出其不足之处。凝练出该研究方向的关键科学问题,并阐述了未来需重点关注的研究内容：储能用于电网调频的应用场景确定、定价机制设计及容量优化配置。     

脉冲负载下电网储能电池最优容量配置方法研究

针对传统脉冲负载下电网储能电池容量配置方法调频能力差、频率波动大的问题,研究了一种新的脉冲负载下电网储能电池最优容量配置方法。分析脉冲负载下电网储能电池多角度最优容量,判定储能电池的容量、有效功率、充放电速率,研究储能电池最优容量倍率特性,对脉冲负载下电网储能电池参与脉冲负载下电网进行两次调配,进而去除调频死区,实现电网储能电池最优容量配置。与传统方法进行实验对比,结果表明,研究的最优容量配置方法在负载脉冲下具有很强的电网调频能力,调频频率波动更小,为电网储能电池最优容量配置方法提供有利科学依据。     

提升火电机组AGC性能的混合储能优化控制与容量规划

以铅酸电池和全钒液流电池组成的混合储能为例,针对常规机组调频的固有特点,研究了混合储能装置配合传统机组参与自动发电控制(AGC)的充放电策略和最优容量配置计算方法。首先,针对常规机组调频的特点,提出一种考虑抑制反向调频、死区振荡、储能装置过度放电、荷电状态水平强制归位的优化控制策略;其次,综合考虑配置储能装置成本和发电侧调频收益,构建储能装置系统经济运行优化函数的容量规划模型;最后,根据某发电厂实际运行数据进行仿真计算,利用粒子群优化算法求解,结果表明该方法的调频效果、运行经济性等比常规机组调频均有提升。     

计及电池寿命的储能参与调频市场收益分析

储能作为重要的高弹性资源,能够为电网运行提供调峰、调频等辅助服务。针对电力市场环境下储能参与调频市场机制与考虑储能寿命的收益模型开展研究。基于基本市场框架建立了储能参与调频市场收益模型,分析储能充放电速率、充放电深度和储能荷电状态对储能电池寿命衰减的影响,通过类雨流计数法考虑了储能循环寿命对调频收益的影响。根据浙江电力市场典型方式仿真数据,对不同储能电站规模、储能放电容量及电池100%充放电深度循环寿命次数下的储能参与调频市场全寿命周期收益进行仿真分析,为相关研究提供参考。     

光储系统参与电网调频及调峰的综合控制策略

针对新能源发电逐步取代火电导致电网调频能力下降的问题,搭建了一种光储（photovoltaic-energy storage, PV-ES）系统模型,提出利用逆变器空闲容量参与系统调频/调峰的控制策略;设置储能电池禁用区、调频区、调峰充电区、调峰放电区4类荷电状态分区,保证储能电池的调峰和调频2种模式能够协调运行;构造了基于荷电状态（state of charge, SOC）反馈的储能电池的最大出力约束系数来优化其出力,延长储能电池的使用寿命;最后,在MATLAB/Simulink软件中搭建光储系统仿真模型。典型算例仿真和经济性分析表明：在所提控制策略下光储系统能够利用逆变器空余容量参与电网的调频/调峰,该控制策略有实际推广意义。     

以净效益最大为目标的储能电池参与二次调频的容量配置方法

针对储能电源参与电网辅助调频问题,提出一种以净效益最大为目标的储能电池参与二次调频的容量配置方法。综合考虑实时电量、备用功率和环境效益,构建储能电池全寿命周期的成本-效益计算模型;进而建立以净效益最大为目标,以容量及功率为决策变量,综合考虑实时出力、调频需求约束和荷电状态(SOC)约束的储能电池优化配置模型;基于经验模态分解(EMD)原理,设计一种考虑常规机组爬坡率限制的储能参与二次调频的初始功率指令分配方法;并给出了利用遗传算法辅助求解该优化模型的容量配置方法流程。仿真结果表明,所提出的容量配置方法不仅可以得到能够较好地协调经济效益和调频效果的容量配置方案,同时可得到储能出力功率,该功率可作为储能电池的运行调度参考方案,提高了配置方法的工程实用性。     

考虑储能参与快速调频动作时机与深度的容量配置方法

提出一种考虑储能参与快速调频动作时机与深度的容量配置方法。首先依据复频域灵敏度原理分析了含储能的区域电网的频率特性,基于此提出一种针对储能的综合控制模式,它包含了虚拟惯性控制和虚拟下垂控制模式。然后,基于时域灵敏度原理和调频评估指标,理论推导了储能在参与快速调频时的时域频率响应特性,分析了确定其合理动作时机应当满足的条件,结合此条件给出了相关动作时机及其应当采取的控制模式;同时,结合调频评估指标要求确定了动作深度,并给出了所必需的动作深度与额定功率之间的关系,进而形成了储能容量配置方法并给出了相应的流程。最后,以某典型电网的参考事故为初始条件进行了仿真验证,结果表明所提方法能以较小的储能配置容量实现调频评估指标要求。     

基于灵敏度分析的储能电池参与二次调频控制策略

针对储能电池参与电网二次调频,基于灵敏度分析,提出了一种综合区域控制误差(ACE)信号分配模式和传统的区域控制需求(ARR)信号分配模式优点的控制策略。首先,针对ACE和ARR信号分配模式,在复频域中利用灵敏度原理分析含储能电池参与二次调频的区域电网频率特性,据此提出确定储能电池动作时机及调节模式的方法;计及时域中储能电池的能量限制和传统电源的爬坡速率限制,依据动态调频容量指标,提出确定储能电池动作深度的方法;最后形成考虑动作时机与深度的储能电池控制策略,并给出相应的实现流程。结合实际电网的阶跃扰动工况进行仿真证明,结果表明该策略不仅能较大程度地改善电网调频以及储能电池运行的性能,而且充分利用各调频电源的技术优势。     

考虑风机分组的风储联合辅助调频双目标预测优化方法

大规模风电场中各区域风速的不一致性,使得传统风机参与电网调频研究时的风速统一化处理并不符合现实需求,也使得电网负荷频率控制更趋复杂。研究了风电机组的调频能力与风速的关系,并分析了不同风速下,风机通过虚拟惯量控制参与电网调频的特性;针对不同风速的风电机组参与电网调频能力的不一致性,分析了利用储能辅助风电机组,以获得更优调频效果的可行性;考虑到储能电池充放电深度与循环使用寿命之间的关系,以频率偏差最小和储能出力最小为目标进行风储联合辅助调频方法的设计,一方面保证良好的调频效果,另一方面最小化储能的充放电深度以提高其循环使用寿命。仿真分析验证了所提方法的可行性与有效性。     

考虑频率响应过程的风储联合调频策略及储能系统优化配置方法

风能接入电网后会对系统频率产生负面影响,制定合理的风储联合调频策略可以减小风机并网引起的频率波动.为了准确分析风储联合调频策略的经济性,首先结合电网、风机与储能系统特性,考虑电网与风机的惯性后对风储联合系统进行建模,模拟了风储联合调频时的频率响应过程.然后确定调频功率、风功率及系统频率的关系,结合调频效果确定调频系数,并改进了备用容量的配置策略与调频功率的分配策略.最后以调频成本最小为目标建立了优化模型,使用粒子群优化算法对储能系统的最优配置进行求解.算例结果表明,采用的风储联合调频策略及储能系统优化配置可以有效降低调频成本,提高风储联合系统的经济性.     

储能型风电场一次调频容量优化与风电功率协调分配

考虑到风电场与储能多方面的成本,提出了一种基于分层架构的风电与储能协同参与一次调频的容量优化方法及相应的风电功率协调分配方法。在系统规划层,基于多时间尺度模型,分析了全年风电场的运行特性和一次调频备用需求,通过机会约束规划配置储能容量,并通过对单个预测时段调频成本的优化,确定风电备用的最优减载率与储能调频最优出力;在风电场控制层,通过分布式控制将风电场减载需求按比例分配至不同风速的机组,无需集中控制器便实现了功率的协调分配。算例仿真结果表明所提方法能够在提高储能型风电场调频经济性的同时,使全风速工况的风机参与备用功率的协调分配。     

大规模储能参与电网调频的双层控制策略

风电等可再生能源大规模并网,其间歇性和波动性的出力特性会给电网带来机组调频容量不充足、调频效果不理想等调频问题。为此,文中提出一种大规模储能参与电网调频的双层控制策略。首先,基于复频域分析提出区域调节需求信号分配模式和区域控制误差信号分配模式的切换时机判据。然后,全面考虑不同调频电源的技术特征,提出大规模电池储能和火电机组协调响应系统自动发电控制指令的双层控制策略,在上层基于电源调频成本函数实现多约束条件下的功率经济分配,在下层基于模型预测控制实现频率分布式优化控制。最后,通过仿真验证了文中所提策略的经济性和有效性。     

提升电网惯性与一次调频性能的储能容量配置方法

风电、光伏等新能源机组取代同步发电机组接入电网,使电网的惯性和一次调频备用容量下降,电网频率的暂态稳定性也随之下降。针对这一问题,通过分析储能控制器系数与电网频率动态之间的关系,提出了一种定量配置储能的方法。该方法能够维持新能源机组取代传统机组接入前后,系统惯性大小以及一次调频能力不变。同时,针对新能源机组输出功率的波动性会导致承担的负荷低于装机容量的问题,文章进一步根据新能源电站历史输出功率数据,通过设置置信水平的方式来确定储能容量大小,从而提升储能配置的经济性。仿真结果表明,所提储能配置方法能够定量补偿电网的惯性大小和一次调频备用容量,有效提升电网频率的暂态稳定性。     

基于频率响应特性的储能辅助电网调频方法

新能源渗透率的提高，增加了电网频率控制的复杂度，储能辅助电网调频能在一定程度上缓解该问题，但受储能运行的安全性与经济性约束，需要调频措施更具针对性。本文对此展开研究，提出一种基于频率响应特性的储能辅助电网一次调频方法。首先，在储能辅助电网调频模型基础上，选择惯性加下垂的储能辅助电网调频综合控制方法，通过电网频率变化率(rate of change of frequency，RoCoF)、频率偏差与调频需求的关联性分析，设计基于频率响应特性的调频需求分区规则；然后，根据不同调频需求对应的分区判断，对储能有功输出方式进行动态调整，以响应调频需求的不确定性；在此基础上，针对调频需求与储能出力需求、储能出力强弱与其循环使用寿命间的矛盾关系，通过多目标优化问题的设计与求解来予以平衡。最后，仿真结果验证了所提方法能够在保证电网调频效果的基础上，有效降低储能充放电深度。     

基于小波变换与机会约束规划的风电储能容量配置

风电并网存在的功率波动大的问题,会对电力系统的经济、安全和可靠运行带来负面影响,通过对储能系统的控制能够实现对风电场输出功率的平抑.基于风电场历史风电出力数据,采用小波分解得到平抑目标信号,建立了储能系统充放电模型并且制定了储能系统的控制策略.以储能系统的经济性最优为目标进行储能容量配置,为兼顾储能系统的经济性与平抑效果,使用机会约束规划将风电并网输出功率波动量满足并网要求的概率作为柔性约束引入目标模型中,并根据当前时刻并网功率修正未来时刻平抑目标.最后采用遗传算法进行仿真实验完成最优储能容量配置,结果显示,所提出的储能容量配置方法在大幅度降低储能系统经济成本的同时,可以使风电并网功率波动满足并网要求的置信度处于较高的水平.     

平抑电网大功率扰动的规模化电池储能系统控制方法

为了满足电网调控需求，提出了规模化电池储能系统平抑电网故障下大功率扰动的优化控制方法。基于电网频率、电压与有功、无功功率的平衡关系，首先建立了考虑电池荷电状态约束的规模化电池储能系统有功、无功功率控制模型，该控制模型包含测量滤波环节、增益环节、死区环节、控制环节等完整环节，在此基础上推导出适用于电网调控的规模化电池储能系统调频、调压控制模型。针对不同容量电池储能系统和电网的调控需求，应用改进的响应曲线法对模型中的控制参数进行优化，从而提高控制系统的灵活性和适应性。最后，应用PSASP软件验证了规模化电池储能系统平抑电网故障下大功率扰动的优化控制方法的有效性。结果表明：当电网大功率扰动引起电网频率、电压异常时，提出的规模化电池储能系统有功、无功控制方法可将系统频率控制在49.8~50.2 Hz，将母线电压控制在UN±10%UN，满足系统频率电压要求。     

计及风电调频的备用容量滚动优化方法

风电预留备用容量,参与系统调频是构建以新能源为主体的新一代电力系统的必然要求.而现有备用容量配置方法研究鲜有计及风电主动参与调频,且多数方法无法将系统调频经济性和频率稳定性同时进行优化.计及风电调频的备用容量滚动优化方法适用于风电场采用分层集中式频率控制方法参与系统调频,通过多目标机会约束规划将经济性和频率稳定性同时纳...     

储能参与电力系统快速调频的需求评估方法

随着特高压直流建设和可再生能源发展,直流闭锁故障对电力系统快速调频提出了挑战。针对储能技术改善电力系统频率稳定性,提出了一种储能参与系统快速调频的需求评估方法。首先提出了电力系统快速调频的瓶颈评估指标和瓶颈场景分析方法,为储能容量配置提供了场景基础;接着又提出了基于瓶颈边界场景的储能容量优化配置方法,以最小化储能容量配置成本消除电力系统快速调频的瓶颈场景;最后基于江苏电网实际数据进行了算例分析,结果验证了所提出的需求评估方法的有效性。