大规模风电储能联合系统运行与控制研究综述

储能技术是解决风能等可再生能源非稳态特性的关键技术,其规模化应用后能有效提高电网对风力发电的接纳能力。首先分析了目前风电并网存在的问题,其次对各种储能技术进行比较,最后重点阐述了储能技术在风电并网中应用于平抑功率波动、提高风电系统低电压穿越能力、提高含风电电力系统的暂态稳定性和参与系统调频控制四方面的研究现状,为大规模风电储能联合系统运行与控制的进一步研究提供有益的借鉴。     

储能技术在新能源电力系统中的研究综述

在总结各种储能技术特点及其应用现状的基础上,分析了新能源大规模并网存在的问题,归纳阐述了储能技术在解决系统运行稳定性、功率波动、电能质量、风电低电压穿越等问题中的研究进展;针对储能系统的前期规划,综合考虑经济性能和技术性能要求,重点研究了储能系统的组成结构和优化配置方法,并对不同应用场合下储能系统的控制策略进行归纳;最后对储能技术的研究方向做出展望。     

储能技术在风力发电中的应用

由于风力的波动性和间歇性等特点,大规模风电接入电网后给电力系统的运行带来了很大影响,制约了风电发展。储能技术由于自身反应灵活、响应迅速的特点,将其运用到风力发电中,可以有效解决风电的波动性,提高系统的安全稳定水平。着重介绍了储能技术在解决风电并网的运行稳定性、低电压穿越、穿透功率等问题中的应用,为大规模风电并网运行提供了技术支持。     

带储能系统的级联多电平逆变器的研究进展

大规模风电等新能源的接入给电网带来了一系列问题,而储能技术是解决新能源并网的有效方法之一。文章首先对储能装置在接入CMC/ESS(Cascaded Multilevel Converter In Energy Storage System)直流侧的拓扑结构进行归纳总结,并对级联多电平型PCS的拓扑结构进行了总结分析;然后对CMC/ESS在风电中的主要应用情况和控制策略的研究进展情况进行了归纳总结与分析。在此基础上,针对CMC/ESS研究中储能装置的选择、控制策略、级联多电平拓扑结构等问题提出了研究建议,可为更好地研究和利用级联多电平储能系统改善风电并网运行特性提供一定的借鉴。     

基于储能技术并网的高穿透功率风电广义运行成本计算模型研究

在讨论高穿透功率风电对现代电力系统构成的并网技术挑战的基础上,提出并建立了基于储能技术的高穿透功率风电并网运行的条件建设补偿成本的概念和计算模型,研究了基于储能技术补偿风电功率预报误差、抑制风电反调峰和宽幅波动后的风电备用容量的惩罚成本,包括风电备用的容量成本和电量成本的计算方法和模型,建立了电网弃风运行的补偿成本计算模型;分析了大规模风电并网发电对现代电力市场及其产业政策的影响,提出并建立了反映电力发展求的风电运行成本计算模型;后,建立了高穿透功率风电广义运行成本计算模型。通过算例仿真进步讨论了:风电穿透功率较高时不宜将风电当成负值负荷计算风电备用容量,风电功率预报误差和风电场装机容量等因素对风电备用容量的电量成本和广义运行成本有较大的影响。     

飞轮储能电机在风力发电系统中的应用

风力发电会因为风速、风向等自然条件的变化而不能持续地、稳定地输出电能.因此,储能技术在风力发电中尤为重要.该文针对目前飞轮储能技术的研究进展情况,对飞轮储能电动发电机在风电系统独立运行和并网运行两种情况下的应用作了较详细的探讨.对于独立运行风电系统,飞轮储能电机作为其能量储存环节,可提高风能利用率和独立风电系统的电能质量;对于并网运行风电系统,飞轮储能电机作为并网风电机组输出功率补偿环节,可改善风电机组输出的稳定性.     

等温压缩空气储能技术及其研究进展

大规模可再生能源并网给电网运行的安全和稳定带来巨大挑战,应用先进的储能技术可以很好地解决这一问题。等温压缩空气储能技术具有结构简单、配置灵活、效率高等特点,是极具发展前景的新型储能技术。介绍了等温压缩空气储能的基本原理及其等温控制技术,分析了现有等温压缩空气储能技术研究进展情况,重点分析比较了抽水压缩空气储能技术和地面综合储能技术的主要特点。在此基础上,对等温压缩空气储能技术未来发展方向进行了展望,提出了目前该技术尚待研究以及尚未解决的关键问题。     

海上风电场运行控制维护关键技术综述

海上风电是目前和未来几十年我国可再生能源发展的重点。然而,与陆上相比,海上风电面临全寿命周期度电成本偏高、大规模并网冲击大等挑战。数字化、智能化是解决上述问题的关键。为此,该文围绕海上风电场智能运行控制维护关键技术进行了介绍,包括海上风电功率预测技术、海上风电运行控制技术、海上风电设备维护管理技术、海上风电与海域综合利用。首先,针对海上天气环境、资源特性、地理位置、设备运行等因素,分析了海上风电与陆上的差异,据此归纳了上述技术领域所面临的挑战及可能的解决方案,并对这些技术的研究现状及成果进行了分析和总结;最后,指出海上风电场智能运行控制维护关键技术领域的发展趋势及需要进一步研究的方面,为海上风电降本增效和大规模安全经济并网提供支撑和参考。     

满足系统调度需求的储能技术的应用研究

储能技术是提高电网对风电接纳能力的有效途径之一,借助储能装置来抑制风电系统固有的波动,使风电这种间歇性、波动性很强的可再生能源变得"可控、可调"。文章首先详细地分析了可适用于风电的储能技术的种类和研究现状,其次针对风电并网中出现的一系列问题,着重阐述了储能技术应用于调频控制、优化风电调度这些方面的优势,并总结归纳提出研究难点。     

储能技术辅助风电并网控制的应用综述

随着风电渗透率的不断提高,其强波动性和高不确定性对电网安全经济运行的影响不断加剧,全球的电网公司都为此制定了各自的风电并网导则,用以规范风电并网的技术特性。首先从有功功率与频率控制、无功功率与电压控制、故障穿越控制3方面对各电网公司的风电并网技术规定进行了系统介绍,然后对风电自身控制手段应对并网技术规定的局限性进行了分析。另外还从上述3方面分别对储能技术应用于辅助风电并网控制的应用场景和控制算法进行了综述,分析了已有研究工作的优缺点,介绍了储能技术辅助风电并网的研究趋势。     

电化学储能应用于电网频率安全防御三道防线的探讨

随着特高压直流的推广应用及新能源发电占比的不断提高,电网暂态频率安全保障技术面临着严峻挑战。电化学储能作为一种潜力巨大的灵活控制资源引起了广泛关注。从中国电网频率安全防御的三道防线着眼,基于储能的快速功率调节特性,分析了储能在频率稳定预防控制、紧急控制和校正控制中的定位,以不同场景下电网运行频率的控制目标为依据,探讨了面向暂态频率安全保障的电化学储能的容量配置技术要点,包括时域仿真中的计算条件选择、与传统控制措施的协调配合等方面,然后针对推动储能技术规模化应用中面临的主要问题,指出应在适应多应用场景的储能优化配置、储能电站优化运行模式研究、储能全生命周期的效益分析等研究方向开展深入研究。     

UPFC接入大电网新能源系统的综合输电控制技术

随着新能源发电的迅速增加和能源供需广域平衡需求的日趋迫切,含新能源的大电网对柔性交流输电技术(FACTS)提出新的更高要求。在总结新能源发电背景和储能、MMC、WAMS等新兴技术的基础上,分析新能源的发电特性,对UPFC等FACTS接入电力系统的输电控制技术进行全面总结。针对UPFC接入新能源系统的潮流、稳定运行、电能质量等控制问题,提出了大电网新能源系统的关系结构模型及解决问题的思路,并指出UPFC控制技术与储能技术、新能源功率预测技术相结合,是减少因新能源发电并网而增加旋转备用容量投资的有效途径及重要方法。     

电化学储能在保底变电站中的配置方案与控制策略

开展保底电网的研究是落实国家能源局关于坚强局部电网规划建设实施方案的重要举措,储能技术的应用可完善严重故障下保底电网按局部电网独立运行的能力。针对这一问题,提出了一种电化学储能在保底变电站中的配置方案与控制策略。首先,探讨了电化学储能在保底变电站中的接入方式,并根据灾害期间的供电负荷发展水平制定了电化学储能的容量配置方案;然后,提出了电流补偿方法、相位补偿方法以及相位预同步方法等,以实现保底变电站在并网转孤网、孤网转并网运行期间的平滑切换,完善了储能系统的抗灾控制策略;最后,以广东沿海某地区电网的保底变电站为例仿真验证了所提方法的有效性。     

直流电网核心装备及关键技术展望

直流电网技术是解决区域内高比例可再生能源并网和消纳问题的有效技术手段,但构建直流电网将面临技术、装备和标准等方面的诸多挑战。基于直流电网的技术特点,分析了高比例可再生能源并网、远海风电并网、直流配电网等3种典型应用场景,详细阐述了直流电网关键技术和核心设备的最新研究进展,研究提出了直流电网技术的发展方向,分析了未来直流电网发展需要研究的关键技术,指出未来随着直流电网基础理论体系的完善,以及关键技术、核心设备的突破,直流电网技术将在全球广泛互联的能源网络中发挥更大的作用。     

风电参与电力系统调频综述

目前风电并网运行渗透率逐步增大,利用风电参与电网频率调整,增强系统运行的稳定性已经成为国内外研究的热点问题。综述了风电参与系统频率调整的控制策略研究进展,对比研究了虚拟惯性控制、下垂控制、转子转速控制、桨距角控制、附加储能系统等不同控制策略,明确了各种控制策略的原理、优缺点以及适用范围。分析了风电场内不同风机之间的协调控制算法以及风机与其他常规机组之间的协调配合控制。阐述了智能算法、虚拟同步发电机技术给风电调频带来的新思路以及电压源型高压直流输电技术的应用给风电调频带来的挑战。最后,展望了未来研究的重点内容:源荷双侧的高度不确定性对风电调频的影响;风电调频算法参数整定的依据;风电参与系统调频容量的评估方法。     

风电机组输出功率平滑技术综述

风能具有高度不可控性的特点,风能的随机变化会直接导致风力发电机组的输出功率波动,波动的功率并网会引起电网频率波动及电压闪烁,甚至危及电网安全。为了满足风电机组并网要求,提高并网电能质量,风电输出功率平滑技术便成为急需解决的问题。文中介绍了直接功率控制和间接功率控制这两类功率平滑控制策略,阐述了两类中包含具体方法的原理,介绍了各种方法的研究现状,继而总结、评价了各方法的优缺点、适用前景等,最后指出了当前各类功率平滑控制技术的优化方向。     

抑制风电并网影响的储能系统调峰控制策略设计

大规模风电并网引发调峰问题的本质原因在于风电出力具有不可控性,电池储能系统能够实现对电能的吞吐而被认为是控制风电出力、提高电网接纳风电能力的有效手段。针对风电出力反调峰特性导致系统调峰容量不足的情况,分析了大规模风电接入对负荷低谷时段常规机组出力计划制定的影响机制和储能系统对提高电力系统调峰容量的调控机制,设计了含动作死区参与负荷低谷时段调峰的电池储能系统控制策略。算例分析表明,所设计电池储能系统控制策略可有效减少因风电接入所引发的火电机组启停调峰次数,大大提高电网运行的经济性。     

超导储能在并网直驱风电系统中的应用研究

针对直驱风电系统并网运行过程中存在的输出有功功率波动和低电压穿越问题,在变换器的直流环节并联超导储能系统。对超导储能系统的斩波器提出双闭环加脉冲判断的控制策略,确保超导磁体线圈电流水平,使超导储能系统可以快速、准确地充放电,从而稳定直流环节功率。同时,通过引入谐振控制器的方法,对网侧变换器的控制策略进行改进,实现电网电压不对称跌落情况下,负序分量引起波动的有效控制。仿真结果表明,采用上述方案后直驱风电系统向电网输送较为平滑的有功功率、低电压穿越能力得到了提升。     

漕溪能源转换工程中心微网建设方案及控制策略研究

漕溪能源转换工程中心风光储微网一体化系统(下称漕溪微网系统)是在一个局部区域内直接将分布式发电装置、储能装置等与电力网络和用户负荷联系在一起的微网示范系统,用以深入进行微网技术的工程性研究.介绍了漕溪微网系统的总体方案,包括该系统的基本结构、基本功能以及各子系统的建设方案,并重点讨论了对微网的控制策略,包括微网离网和并网控制策略、无缝切换控制策略等高级应用功能,最后分析了漕溪微网系统中微网能量管理系统的主要功能.