发电厂AGC与储能联合调频特性及仿真

随着新能源在能源系统中占比的逐步提高,储能系统联合火电机组自动发电控制（AGC）调频技术在我国电力行业发展迅猛。本文结合南方市场调频辅助服务补偿规则,研究了机组AGC与储能系统联合调频的特性;从提升机组AGC调频性能的角度,制定了储能充放电控制策略,并通过与机组原AGC联合调频仿真研究了储能功率和储能容量对AGC综合调频性能指标的影响;建立了AGC调频收益评价模型,在此基础上给出了储能容量配置的建议。仿真结果表明,合理配置储能系统可以显著提升常规机组的调频性能,并带来明显的调频收益。     

辅助单台火电机组AGC的电池储能系统双层优化配置方法

随着储能辅助火电机组自动发电控制(AGC)调频示范工程的开展,储能容量优化配置逐渐受到业界关注。针对当前电池储能系统(BESS)容量配置存在的技术与经济性难以制衡的问题,建立辅助单台机组AGC的BESS双层容量配置模型,运行层基于所设计充放电策略以等效寿命损耗和偏差电量比最小为目标以满足运行技术性需求;经济层以K_p补偿收益及全寿命周期成本下年均净收益最大化得出BESS额定功率和容量配置。其次,构建自适应全局和声搜索—多目标粒子群嵌套算法,对辅助机组AGC调频的BESS配置双层模型求解寻优。最后,基于1 000 MW机组某运行日数据,通过仿真计算得出优化配置结果,并分析其经济性和技术性指标,验证该方法的可行性和有效性。     

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。     

辅助火电机组AGC调频的混合储能容量配置优化

面对大规模能源转型带来的电力系统频率安全挑战，火电机组独自承担二次调频能力不足，储能技术的发展为解决频率安全问题提供了解决方案。提出由飞轮储能阵列和锂离子电池组成的混合储能系统来辅助火电机组的二次调频，以火电机组负荷和AGC指令偏差作为混合储能系统的充放电功率指令，基于改进完全集合经验模态分解方法(ICEEMDAN)将功率偏差分解后得到高低频分量，建立混合储能辅助火电机组AGC调频的经济性评估模型，以年均收益最大为目标进行求解，得到混合储能系统的最佳容量配置，验证了所提混合储能系统容量配置优化方法的有效性。     

用于火电机组二次调频的混合储能系统容量配置优化方法

随着大量可再生能源并入电网,火电机组越来越频繁地参与到电网调频中。针对火电机组自身二次调频能力不足的问题,采用由飞轮储能阵列和锂离子电池储能阵列组成的混合储能系统来辅助火电机组的二次调频。首先根据火电机组功率和自动发电控制(automatic generation control, AGC)指令获得混合储能系统的充放电功率指令,然后提出了基于小波包分解(wavelet packet decomposition,WPD)方法的各储能阵列充放电指令分配方法。接着根据各储能阵列充放电指令分配方法,以火电机组二次调频综合指标提升二倍为目标,提出了一种混合储能系统容量配置优化方法。 最后,通过某额定装机容量250 MW的火电机组实际输出功率数据,仿真验证了本文提出的混合储能系统容量配置优化方法的有效性。     

降低火电调频损耗的混合储能系统容量优化配置双层模型

针对如何在降低火电机组调频损耗,提高系统调频性能的同时减小储能全寿命周期成本,提出了一种混合储能辅助火电机组参与自动发电控制(automatic generation control, AGC)的双层优化配置模型。上层模型由基于经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)的火电–混合储能间AGC指令分配策略和计及全寿命周期内成本收益之差、AGC综合评判指标Kp的多目标优化配置模型组成,为底层模型提供AGC初步分解指令和功率、容量约束;底层模型由计及储能荷电状态(state of charge, SOC)恢复的混合储能控制策略和火电–混合储能调频响应模型组成,将经过EMD初步分解的AGC指令再次分配给各调频资源,并向上层模型提供各调频资源出力响应曲线和SOC变化曲线;采用基于优劣解距离法(technique for order preference by similarity to an ideal solution, TOPSIS)的多目标粒子群算法求解该双层模型,避免了传统多目标粒子群算法在Pareto解集中确定全局最优解的偶然性。基于华北某电厂...     

浙江省火储联合调频必要性及配置研究

主要分析了浙江省火储联合调频的必要性及储能功率配置方案。增加火储联合调频后,机组的AGC调节能力显著增高,可将其K值提升至0.9～1左右,成为浙江省电网最优质的AGC调频电源之一,进而从电网获得大量的辅助服务补偿。     

考虑调频性能考核的储能–机组联合调频控制策略

随着电力系统安全稳定运行对频率要求的提升,调频辅助服务市场逐渐完善以吸纳更多优质调频资源。在国内储能体系不完善的现状下,利用储能系统(batteryenergy storage system,BESS)提高常规机组自动发电控制(automatic generation control,AGC)响应能力来提升电厂调频收益成为首要模式。由于AGC性能考核指标综合反映了系统调频要求,因此对储能-机组联合调频提出考虑AGC性能考核的分时段控制策略,合理控制在响应初期、爬坡期、稳定期以及非考核期等不同考核时段的BESS动作时机和动作深度。广州某电厂9.6MW/4.8MW×h电池储能项目实测数据的仿真验证和工程应用效果表明:与满补偿储能控制策略相比,该文所提策略使得综合调频性能提高3～4倍且调频里程增加10%～20%,最终使得电厂调频收益提升10～15倍,进一步可用于减小BESS投资成本,有效提高储能-机组联合调频体的经济效益。     

独立储能参与调频辅助服务市场机制设计

在能源绿色低碳转型的大背景下,电力系统的调频缺口日益增大。储能在调频辅助服务市场中具有较大的性能优势,合理的市场机制可以正确引导储能有序提供辅助服务并获得收益。为此,设置了调节精度、响应时间、调节速度调频性能指标,并引入效率因子来体现快速调频资源的优势,鼓励市场积极引入储能类优质的调频资源,以优化配置系统中的调频资源。考虑储能的实时荷电状态,设置容量均衡因子来调整储能的报价策略,并对比分析了有、无储能场景对系统调频的影响,客观剖析了独立储能参与调频辅助服务市场存在的优势以及需要完善的问题。通过实际算例验证了所提机制的有效性。     

机组-储能联合系统参与调频辅助服务市场的关键技术研究与实践

在南方(以广东起步)调频辅助服务市场中,机组的调频性能通过一系列调频指标来衡量,调频性能指标的高低直接影响到机组在市场中是否可以中标以及中标后调频收益的高低。为了提高调频性能,增加调频收益,提出机组加装储能构成联合系统参与调频辅助服务市场的解决方案。阐述了调频性能指标的计算过程,分析储能接入后对机组调频性能指标的提升作用,并提出联合系统的接入方案和控制策略。粤西某电厂的试点工程实践证明,所提技术大幅提升了机组的调频性能指标,实现了机组-储能联合系统参与调频辅助服务市场、储能厂商与电厂共同分享调频收益的新型合作模式,也为广东电网增加了优质调频资源。     

考虑功率变化速率的储能辅助单机调频控制策略

风电具有显著的波动性和不确定性,大规模风电并网给电力系统的频率调节带来了严峻的挑战。储能具有灵活爬坡特性和双向调节能力,可有效辅助常规机组参与频率调节,提高参与自动发电控制(AGC)的机组响应能力,从而提高高风电功率波动系统的频率稳定性。以机组功率调节速率能否弥补系统功率波动为判断依据,以储能的有功功率变化速率和有功功率基点作为控制变量,提出一种考虑功率变化速率的储能辅助单台火电AGC机组参与电力系统频率调节的协调控制策略,自适应决策储能的动作时机和动作速率。基于PSCAD/ETMDC平台的仿真结果表明,所提策略以储能更少的动作频度和动作深度,达到了更优的调频效果,可有效减少储能功率/能量容量配置,具有良好的经济性,为储能的多场景应用奠定了基础。     

储能调频系统控制策略与投资收益评估研究

本文以华北区域AGC补偿机制为基础,提出了电储能系统响应电网AGC指令的优化控制模型,模型以最大化电储能系统AGC运行的净收益为目标,考虑了电储能系统寿命损耗成本以及AGC补偿收益,并应用粒子群(PSO)算法求解最大化收益的控制策略。在算例分析中,基于电网实际下发的AGC指令,应用本文模型对锂离子电池储能系统的控制策略进行时序仿真,即首先对每个AGC指令周期优化储能系统的控制策略,然后计算电储能调频服务在整个仿真周期净收益,最后对储能调频系统的投资经济性进行评估。     

考虑荷电状态约束的储能参与电网一次调频综合控制策略

电池储能具有响应速度快、控制精度高、容量配置灵活的优点,近年来在电网调频中得到广泛关注。但传统控制方式易造成电池过充或过放,给电网运行及电池使用带来负面影响。针对该问题,提出一种考虑荷电状态 (state of charge,SOC)约束的储能参与电网一次调频综合控制策略。首先,构建储能电池参与电网一次调频的自动发电控制(automatic generation control, AGC)模型,提出根据电池SOC约束进行储能容量配置的方案。其次,通过对储能虚拟惯性控制及虚拟下垂控制的特征分析,根据电网频率偏差动态变化进行分配比例系数的设计,实现2种方式参与度的平滑改变。再次,以适应于电池SOC状态的参数自适应调节为目标,进行储能充放电控制系数的调整,以改善调频性能及电池SOC的变化特征。最后,通过多种方法的仿真对比,验证了所提方法的可行性和有效性。     

适应辅助服务市场化的自动发电控制调频容量实时计算方法

针对辅助服务市场化后自动发电控制(AGC)调频容量计算必须满足实时精细化的要求,从省级电网发用电平衡出发,通过分析影响调频容量需求的各种因素,提出了综合考虑负荷、新能源功率波动、联络线交换计划、机组发电计划及相关性能评价标准的AGC调频容量实时计算方法,并以华北某电网为例进行了算例分析,计算出该电网所需的AGC调频容量与电网实际运行情况相吻合,结果验证了该方法的有效性。     

采用储能电源辅助的暂态稳定紧急控制方法

为减少切机量并使暂态稳定紧急情况得到有效控制,提出采取切机措施同时联合储能电源进行暂态紧急控制的策略。推导了含储能电源的系统三阶等值模型,基于反步法计算中间控制变量的控制律,并进一步设计储能电源装置的暂态稳定非线性鲁棒控制器。在扩展等面积法(EEAC)的基础上提出一种参考切机量的简化计算方法。提出通过切机组合优化算法选择最优切机组合并在切除机组的同时投入储能电源。基于含储能两区域系统近似等效模型分析储能有效控制时段并给出了退出时间的计算方法。利用PSASP 7.0用户自定义(UD)模型搭建储能电源及控制器模型并接入WEPRI 36节点系统中进行控制器及控制策略有效性的验证。仿真结果显示所设计的控制器能够有效提高系统暂态稳定性,所提出的策略和储能电源切除时间计算方法能够达到减少紧急控制切机量和储能充放电次数的目的。     

基于激励因子的AGC机组辅助服务评估方法

对AGC机组辅助服务进行合理有效的评估不仅能够体现电力市场的公平,还能够激励AGC机组高效运行以及提升其调节性能。提出了一种AGC机组辅助服务的综合激励评估新方法,该方法在调节电量评估法的基础上,引入了机组调节容量激励因子和机组调节速率激励因子。实例分析结果表明:该方法不仅能够合理有效评估AGC机组辅助服务的贡献量,还能够促使AGC机组客观真实上报其调节性能,并激励机组调节性能的提高。该方法是合理有效的,且对AGC机组具有激励作用。     

提升火电机组一次调频性能的火电-储能一体化系统研究

提出了一种火电-储能一体化系统的构造方法,并设计了协同调频控制策略以改善火电机组一次调频性能。在严重有功扰动场景下,利用储能装置的快速响应能力提升了火电机组的一次调频响应速率,改善系统频率跌落深度。在负荷日常波动场景下,利用储能装置响应一次调频指令的高频分量,抑制了火电机组一次调频功能的频繁动作。此外,提出了储能能量恢复控制策略,采用火电充裕的能量恢复储能荷电状态,避免储能的过度充放。算例分析表明,所提方法可有效提升火电机组的一次调频性能,并能够有效维持运行过程中储能的荷电状态。     

用于平抑风电波动的飞轮储能阵列容量配置方法

随着我国风力发电的快速发展,风电输出功率的随机性和波动性使得电网调频难度加大,为解决此问题,可采用大容量高功率飞轮储能系统进行平抑,因此亟需研究飞轮储能阵列的容量配置方法,增大系统的利用率并降低初始投资成本。通过建立250 kW/50(kW·h)大容量高功率飞轮储能单元模型,引入相应单元以及阵列控制策略。基于低通滤波方法,在考虑储能阵列的充放电效率以及荷电状态的条件下对储能阵列容量配置计算进行了研究。针对容量配置过程中由于充放电效率而引发的容量配置过大的问题,提出了一种电量调节控制策略,以及一种飞轮储能阵列容量配置方法,通过调整充放电功率指令,减少储能单元数量,实现储能阵列利用率的增大并降低初始投资成本。以储能配置不超过风电场装机容量的20%为约束条件,针对山东某风电场实际输出功率数据,仿真验证了本文提出的飞轮储能阵列容量配置方法。     

孤岛交直流混合微电网群分层协调控制

针对孤岛运行的交直流混合微电网群提出分层协调控制策略。首先设计分布式发电单元(DPDG)与储能单元底层控制,自适应调节交流子网频率与直流子网电压,保证各交、直流子网的独立稳定运行。同时考虑到直流子网中恒功率负荷(CPL)的影响,进一步对各DPDG单元设计P-V~2改进下垂控制,减小传统下垂控制产生的直流母线电压偏差。进而考虑各储能单元充放电能力不同,设计基于荷电状态(SOC)的动态一致均衡控制,确保储能子网协调优化运行。然后基于直流子网电压和交流子网频率信号,构造功率自治级、功率互济级和储能平衡级三级控制切换策略,实现子网间功率互助并减少系统的功率损耗。最后基于Matlab/Simulink搭建了混合微电网群仿真模型对所提控制策略进行了验证。