电化学储能参与电网低频第三道防线的控制策略

针对日益凸显的电网频率安全稳定问题,利用电化学储能的快速响应特性和功率双向调节能力,将其纳入到基于就地信号响应的频率安全第三道防线中,应对大功率缺额引起的低频问题。首先,分析电化学储能在低频第三道防线中的功能定位,基于单机带负荷等值模型,提出电化学储能参与频率安全第三道防线的频率响应模型;分析电化学储能分轮次动作的必要性和前提条件,提出临界容量及其计算方法。然后,研究电化学储能低频校正控制策略的制定方法,提出表征频率恢复效果和控制代价的综合指标,计及运行方式和故障场景,建立加权优化模型并整定电化学储能各轮次控制量。最后,实际电网的算例分析表明,所提出的校正控制策略具有较好的频率控制效果和适应性,有助于拓展电化学储能在电网中的应用场景。     

储能技术在电力系统中的应用分析

储能是构建智能电网和能源互联网的关键技术,是实现稳定电网运行、优化能量传输、利用清洁能源、改善电能质量等目标的重要手段。针对各种电力储能,应用时间尺度与多维度性能指标进行技术分析和比较,指出了相应的应用场景、技术要求和待改进内容等;同时,分析、综述了储能在电力系统中的相关应用和优化配置方法;最后,探讨了全球能源互联网对储能的需求和面临的挑战。文中的分析结果和结论对于储能应用具有非常积极的指导作用。     

电网侧电化学储能调度运行及其关键技术

随着储能技术不断进步和成本不断降低,电网侧储能因其能提供调峰、调频、电压支持、紧急控制、新能源跟随等多种服务,呈现爆发式增长。储能在提升电网灵活性、促进新能源消纳的同时,也会对电网调度运行带来新的挑战。调研国内外电网侧电化学储能发展现状及相关研究,结合中国政策法规、标准规范、工程应用等,着重阐述电网侧储能对电网调度运行的影响及其在电网中的典型应用场景,从调度计划、控制决策、运行评估及新技术应用层面评述电化学储能调度运行。对国内外已投运的电网侧储能典型案例进行分析,以期为未来电网侧储能规模化发展提供借鉴和参考。     

含分布式电源的配电网中混合储能优化配置

以光伏及风力发电为代表的分布式电源,其出力的波动性、间歇性及随机性等特点使得所接入的配电网面临来自规划、运行的多重挑战,储能装置的快速响应特性使其成为应对间歇式电源在配电网渗透率日益提高形势下电网安全经济运行问题的重要手段。针对配电网的削峰填谷及平滑负荷变化场景需求,搭建了以成本和电力系统优化运行为目标,同时计及电网和储能装置运行约束的混合储能系统容量优化配置模型,并基于典型储能功能定位计算得出储能类型及容量。算例分析结果表明,该模型智能化地实现了典型场景下混合储能的优化配置。     

基于电化学储能的多馈入直流系统暂态控制及影响因素分析

随着越来越多大容量特高压直流输电工程建成投运,我国电力系统逐渐形成交直流混联结构,电网耦合特性更加复杂,系统的安全稳定运行面临更大挑战.电网侧电化学储能技术近年来在电网中快速发展,有望成为改善交直流混联系统稳定性的有效控制手段.该文针对多馈入直流系统暂态过程中的连续换相失败问题,分析了连续换相失败的机理及储能电站的作用机制,提出了储能电站改进暂态无功控制策略,优化了储能电站的暂态控制效果,并进一步分析了储能电站的容量大小与接入位置两个关键因素对控制效果的影响.以河南多馈入直流系统为例,仿真结果验证了所提储能电站改进暂态无功控制策略能够实现较好的换相失败控制效果.此外,遍历仿真结果也揭示了容量大小与接入位置对储能电站控制效果的影响规律.     

中国电网侧储能在典型场景下的应用价值评估

中国高度重视储能发展,电网侧储能是实现储能规模化发展的重要途径。结合储能技术经济特性和电力系统需求,提出中国电网侧储能应用的几点总体认识。电网侧储能应在能源电力规划中统筹考虑,综合衡量安全效益、经济效益和社会效益,优化总量规模、分区布局和技术类型。针对保障安全、保障输配电功能、降低网损、提高新能源利用水平等典型场景,开展电网侧储能典型案例的应用价值和经济性研究。研究结果表明：抽水蓄能作为系统级的调节手段,应保持一定规模;电化学储能作为一种电网元件,目前成本仍然比较高,仍须通过统筹规划,提高应用经济性,未来规模化发展需要依赖市场。     

储能对大比例可再生能源接入电网的调频价值分析

储能可以缓解高比例可再生能源接入电网对电力系统规划、运行等带来的一系列影响。针对高比例可再生能源接入条件下大电网的频率控制问题,分别对储能在改善系统暂态频率稳定性以及改善系统一次和二次调频方面的价值,提出储能需求判据和容量配比分析方法。储能配置的大小与可再生能源接入比例、在线常规电源提供的转动惯量大小、系统暂态频率最低值等因素有关,针对高比例可再生能源引起的系统波动性问题,可以通过配置一定的储能跟踪系统净负荷1 min、10 min波动幅度,改善系统频率控制性能。     

综合多类型措施的频率紧急协调优化控制研究

随着电网精益化运行要求的提高,直流紧急功率支援、发电出力快速升降、负荷控制等连续调节型控制技术在当今电网运行控制中得到越来越多的关注。针对我国新能源及跨区特高压直流规模不断扩大形势下电网面临的频率突出问题,分析了故障后暂态频率安全特性及控制需求,计及各类控制措施响应特性、控制代价及暂态频率安全裕度量化指标,制定了多类型控制措施的协调配合原则和思路,提出了一种综合多类型措施的频率紧急协调优化控制决策方法。在保证电网频率安全的前提下,通过协调连续和离散控制措施,降低电网故障后频率控制代价,适应了现代电网精益化频率稳定控制要求。基于实际规划特高压直流送端电网,仿真验证了所提方法的可行性。     

基于超导磁储能系统的微电网频率暂态稳定控制策略

微电网作为智能电网的重要组成部分,具有并网运行和孤网运行两种运行模式。由于微电网的惯性很小,模式切换过程或孤网下大的负荷投切都会对微电网的频率稳定性造成影响。针对这两种情形,研究超导磁储能系统(SMES)在微电网频率暂态稳定控制中的应用。首先对比分析了超级电容与SMES的性能参数,明确两种储能装置的差别,然后设计了基于虚拟惯量的SMES控制策略、基于模糊控制的超导磁体电流调整策略与SMES容量配置策略。SMES作为微电网的能量缓冲器改善微电网频率的暂态稳定特性。同时,优化调整超导磁体的电流水平,使SMES能够处于最佳的能量/功率水平。仿真算例结果验证了所设计控制策略、电流调整策略与容量配置策略的有效性。     

电网侧储能技术研究综述

电网侧储能有效增加了电网的调节手段和能力，有助于电网安全稳定运行。 随着新能源高比例渗透和特高压电网的快速发展，系统波动等电网安全问题日益严重，电网需要构建高比例、泛在化、可广域协同的储能形态。因此，针对储能在电网侧应用的技术研究意义重大。介绍了电网侧储能技术国内外研究现状以及商业示范工程；梳理了项目选址以及优化配置方面的研究方法；通过理论以及时序指标分析电网侧储能需求；阐述了储能优化规划技术和经济性评估指标；指出了推广应用存在的难点。最后对电网侧储能技术的发展应用给出相应的建议和展望，为今后挖掘储能应用的效益价值，创新储能应用商业模式提供一定参考意义。     

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。     

考虑N-K故障下系统频率稳定性的储能电站优化规划

风电、光伏等新能源通过逆变器并入电网,不具有惯量支撑能力,因此大规模新能源接入电网会降低系统的惯量水平。在N-K故障下,系统可能因惯量水平过低而频率失稳,导致电源脱网,给系统造成严重经济损失。针对此问题,提出一种考虑N-K故障下系统频率稳定性的储能电站优化规划方法。首先,分析系统惯量与系统频率变化的关系,给出系统惯量需求约束。其次,充分考虑储能电站在系统中调频、调峰及潮流调度等应用场景,以储能电站建设成本及极端故障下切负荷成本最小为目标函数,构建储能电站定容选址优化模型。最后,以IEEE 39节点系统为仿真算例。仿真结果表明,基于所提方法的定容选址规划方案能够有效提升系统频率稳定性,缓解系统在极端故障下的大面积停电问题。     

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。     

基于分布式计算技术的火电厂辅助调频储能系统容量及功率规划方法

随着大量新能源并网,传统火电机组调频响应时间长、爬坡速率慢等缺点带来的反向效果越来越明显。储能系统可以用来缓解调频压力,大量研究证明储能系统可以应用于发电厂中火电机组的辅助调频。文章提出了一种基于分布式计算技术的火电厂辅助调频储能系统容量和功率规划方法。首先基于电网的“2个细则”建立电厂的收益模型。其次基于全寿命周期理论,建立储能系统成本模型,最后以电厂在全寿命周期内的综合收益最大化为目标函数,基于大量历史运行数据,采用基于分布式计算技术的粒子群优化算法进行仿真寻优,得到准确性较高的储能系统最优配置容量和功率。最后通过算例说明了储能系统辅助调频的效果以及分布式计算技术应用的必要性。     

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。     

高渗透率可再生能源接入系统中储能应用综述

具有间歇性和波动性的可再生能源大规模接入系统给电网电能质量、安全稳定等方面带来不利影响,储能技术为高渗透率可再生能源接入系统提供了解决方案。在梳理现有储能装置类型及其典型应用的基础上,给出了储能从电能存储环节到电能变换环节的基本模型、从单点控制到多点协调控制的控制策略,分析了储能在高渗透率可再生能源接入系统中平抑功率波动、参与峰荷管理、提升传输能力、改善电能质量、参与系统调频、增强系统运行安全性等方面的应用场景,并从装置开发、优化规划、运行控制和运营模式等方面探讨了储能大规模应用的发展趋势,分析了其对能源互联网发展的推动作用。     

大规模储能系统辅助常规机组调频技术分析

由于新能源发电具有间歇性、随机性等特点,随着其装机容量的逐渐增大,电网调频备用容量不足的问题日益凸显。传统调频机组因其固有特性难以使实际出力与理论计算值相吻合,并且难以应对电力系统快速发展、新能源发电并网等引起的频率稳定问题。储能作为一种新兴技术,具有响应速度快、短时功率吞吐能力强、调节方向易改变等优点,可与常规调频技术相结合,作为电网调频的有效辅佐手段。该文立足于不同的实际电网情况进行储能容量配置研究,探索储能辅助传统机组调频的控制策略,为今后储能系统参与电网调频的工程应用提供一定的借鉴意义。     

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。     

基于储能的电力系统安全调控方法

“双碳”目标下新型电力系统面临交直流系统故障耦合传播、频率与电压稳定风险上升等新的安全问题，引入储能参与安全调控的研究已逐渐成为热点。为了更有效地挖掘储能参与安全调控的能力，有必要对储能为电力系统提供安全支撑的场景、理论与技术方法进行梳理总结，并在此基础上探讨后续需要重点关注的问题及研究思路。从储能对电力系统静态安全、动态安全、交直流混联电力系统安全、主动安全技术、辅助服务市场5个方面进行总结，涉及储能与电网可靠性、储能与频率稳定性、储能与电压稳定性、储能与输电堵塞、储能与直流闭锁连锁跳闸防控等方面的研究进展，指出了关注储能备用荷电状态(state of charge, SOC)、储能与其他调控资源之间多时间尺度耦合研究的重要性，以及完善储能参与系统紧急安全调控服务市场机制的必要性，对促进储能参与新型电力系统安全调控的研究具有一定参考意义。