集群风储联合系统广域协调控制及利益分配策略

针对多个风储联合系统的协调问题,提出了多风储联合系统集群广域协调控制框架,构建了考虑风电时空相关性的风储系统多模式优化调度模型,进一步基于合作博弈理论提出了集群收益分配策略。采用实际风电数据对所提模型和策略进行了仿真验证。仿真结果表明:广域协调控制可最大化集群收益,提高风电整体可控性和储能运行效率;基于合作博弈理论的集群收益分配策略,可实现集群控制中自身利益与整体利益相协调,激励风储系统积极参与集群控制。     

风光储联合发电系统复合控制策略研究

由于新能源发电自身的不确定性和波动性,电网调峰过程无法同时兼顾新能源并网点本地变化负荷与主电网的功率需求,造成大规模弃风弃光问题。为此,文中根据风电与光伏系统运行特点,借助储能单元充放电控制功能,提出一种联合发电系统复合控制策略,并在RTLAB环境下,依据东北某地区气象数据,搭建含改进控制策略的风光储联合出力追踪本地负荷仿真模型。仿真结果表明,文中提出的控制策略能够快速响应本地负荷变化需求,有效实现了最大化利用风光资源以及平抑出力波动。     

计及储能出力水平的平滑风电功率模型预测控制策略EI北大核心CSCD

风电大规模并网的有功功率波动给电力系统造成了较大的影响,在风电场并网处加入储能系统可有效平抑风电并网功率波动,提高风电在电网中的渗透率。在储能电池平滑风电功率波动的典型应用场景下,提出了一种计及储能电池出力能力的模型预测控制方法,在减小储能电池出力的同时,兼顾电网对储能系统充放电能力的需求。首先,利用风储发电系统的数学模型,分析储能电池当前输出功率对未来出力能力的影响;然后,设计以储能电池最小出力和最大出力能力为运行原则的模型预测控制策略;最后,基于实际风场数据进行了仿真。结果表明,所提方法可有效降低风电并网功率波动,提高储能电池出力能力,减小储能电池进入死区时间。     

计及储能出力水平的平滑风电功率模型预测控制策略

风电大规模并网的有功功率波动给电力系统造成了较大的影响,在风电场并网处加入储能系统可有效平抑风电并网功率波动,提高风电在电网中的渗透率。在储能电池平滑风电功率波动的典型应用场景下,提出了一种计及储能电池出力能力的模型预测控制方法,在减小储能电池出力的同时,兼顾电网对储能系统充放电能力的需求。首先,利用风储发电系统的数学模型,分析储能电池当前输出功率对未来出力能力的影响;然后,设计以储能电池最小出力和最大出力能力为运行原则的模型预测控制策略;最后,基于实际风场数据进行了仿真。结果表明,所提方法可有效降低风电并网功率波动,提高储能电池出力能力,减小储能电池进入死区时间。     

风电-氢储能与煤化工本地多能耦合系统监控系统设计与实现

针对风电系统居高不下的弃风率以及对电网稳定可靠性影响越来越大等问题,本文基于风电—氢储能与煤化工多能耦合系统能量广域协调控制架构,研究了本地WP-HES&CCMFCS监控系统。首先,设计了储能装置集中式并网的本地WP-HES&CCMFCS的物理架构,并提出了能量分配控制策略,使风电系统输出较为平滑的功率的同时有效结合煤化工系统可应用电解水制得氢氧的特性提高电网的综合风电消纳水平。在此基础上设计了基于MCGS的本地WP-HES&CCMFCS监控系统,并对监控系统进行了仿真运行。监控系统输入、输出功率,系统储能状态变化规律以及电磁阀状态跟储能状态对应关系等仿真结果表明所提出的能量分配策略是正确有效的。     

考虑风速分区的风-储系统短期频率响应协同控制策略

在高风电渗透率电力系统中,针对双馈感应风电机组的转子转速与电网频率解耦所造成的机组惯性与频率响应能力缺失的问题,提出了基于模糊逻辑控制的风—储系统协同运行控制策略。该控制策略通过在风—储控制系统中嵌入模糊逻辑控制器来决策风—储系统响应电网频率波动的总有功出力和风力机转子动能的调频参与系数。基于此,根据不同风速下的风电机组运行特性将风速分区,并针对各风速区间构建了适应该区间转速—功率特点的风—储系统运行策略,使风—储系统具备能适应多种风况的短期频率响应能力。仿真结果表明:文中所提出的风—储系统协同运行控制策略能有效提升风—储系统的惯性以及短期频率响应能力,不仅能使风—储系统的短期频率响应能力适应多种风况,还可避免风电机组退出调频造成的频率二次跌落问题,同时改善了高风电渗透率电力系统的频率稳定性。     

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。     

风电–氢储能与煤化工多能耦合系统能量广域协调控制架构

针对利用风电–氢储能与煤化工多能耦合系统(wind power-hydrogen energy storage and coal chemical multi-functional coupling system,WP-HESCCMFCS)提升风电的消纳能力,提出了基于广域协调、分层递阶控制原理的WP-HESCCMFCS能量广域协调分层控制方法。首先,分析了WP-HESCCMFCS内部能量流动及转换机制,提出了氢储能系统(hydrogen energy storage system,HESS)等效荷电状态(equivalent state of charge,ESOC)的概念及其数学模型,在此基础上,构建了WP-HESCCMFCS能量广域协调分层控制架构,并定性地描述了各层及相互间耦合关系的基本控制思路。其中,底层的本地WP-HESCCMFCS控制目标为风电最大限度消纳;多个WP-HESCCMFCS构成的中间层集群协调控制目标为本地电能质量最优;顶层电网调度以经济性为主控目标。进一步,重点对底层和中间层控制策略进行了探讨,提出了本地电能分配控制、气体分配控制和集群"同调等值"控制三种控制方式。基于MCGS组态软件搭建了本地WP-HESCCMFCS仿真模型,对HESS的ESOC进行了仿真验证,结果表明所提出的控制思路和方法是有效的。研究成果为广域WP-HESCCMFCS能量协调控制的进一步深入研究提供参考。     

大型集群风电有功智能控制系统控制策略（一）风电场之间的协调控制

针对中国风电调度运行现状、存在的问题及风电场有功控制现状,提出了大型集群风电有功智能控制系统的控制策略。介绍了该策略的总体思路与框架、控制模式、异常处理等,设计了2种风电场间的协调控制方法,即最大出力控制方法和出力跟踪控制方法。该策略在甘肃电网的实际应用结果证明了其可行性。     

含风储混合系统的多目标机组组合优化模型及求解

风储混合系统能改善风电出力的随机性,使得风电出力具有一定的可控性,因此将风储混合系统引入电力系统中,并添加系统总能源利用率目标函数,建立含风储混合系统的多目标机组组合优化模型。新模型约束条件计及了储能系统控制模式和风储系统约束条件,并采用模糊处理技术和改进组合粒子群优化算法进行求解,给出机组启停和出力计划。讨论目标函数变化、风储系统引入、控制模式不同以及预测误差对结果的影响。算例分析表明所提模型和算法正确可行。     

计及风电接纳可行域的电池储能提高风电外送的控制策略

针对风电集群功率外送通道能力及电网向下调峰能力不足引起的弃风限电问题,首先从提高弃风消纳能力的角度出发,建立了风-储系统优化模型,考虑风电外送通道容量、电网风电接纳可行域的限制,提出了计及风电接纳可行域的电池储能提高风电外送及其消纳的控制策略。计及风电场群汇聚效应与风电外送通道容量的影响,提出了两种储能配置方案。最后基于三个风电场群的实际数据,对比分析两种方案的优劣性,结果表明本文所提的方法在满足风电功率外送通道容量,在电网风电接纳可行域极限值要求下,能够进一步改善弃风率,提高风电消纳水平。     

风储直流微网虚拟惯性控制技术EI北大核心CSCD

针对传统直流微网惯性低而导致直流电压质量变差的问题,提出风储直流微网的虚拟惯性控制策略。该控制策略将直流母线电压与大电网瞬时功率调节、蓄电池下垂系数调节以及风电机组转速调节联系在一起,使得各变流器在系统受到扰动时在各自直流侧虚拟出较大的电容值,以提高整个系统的惯性。另外,针对风电机组虚拟惯性控制的不足,提出直流微网协调虚拟惯性控制策略,协调控制大电网、蓄电池以及风电机组,在系统受到扰动时让大电网以及蓄电池提供的惯量由暂态电压的低频分量决定,风电机组提供的惯量由暂态电压的高频部分决定。在Matlab/Simulink中搭建风储直流微网模型并进行时域仿真,算例结果验证了该控制策略不管在直流微网并网运行或者离网运行的情况下,均能够改善系统暂态响应,提高直流母线电压的电压质量。     

基于分层分布式模型预测控制的多时空尺度协调风电集群综合频率控制策略

高渗透率风电集群的接入对电力系统频率稳定性带来了不利影响,为了解决这一问题,根据大系统控制论中分层递阶控制理论,该文提出一种基于分层分布式模型预测控制的多时空尺度协调风电集群综合频率控制策略。该控制策略建立了风电集群在三次调频层、二次调频层及一次调频层的变粒度频率控制框架,首先在各层采用时间尺度逐层细化的预测时域、控制时域以及超短期风电功率预测值;其次在各层建立空间尺度逐层细化的滚动优化模型,其中在三次调频层考虑电网拓扑结构及全区经济性最优目标,在二次调频层考虑平均系统频率增广模型及分区安全性最优目标,在一次调频层考虑分区风电集群内单场动态分类来实时平抑系统负荷小幅值随机扰动;最后根据电网及风电集群实时运行状态建立反馈校正环节,实现综合频率控制策略的闭环运行。算例表明,所提控制策略能够有效实现风电集群参与系统调频,并能兼顾考虑系统的经济性及安全性目标。     

风储直流微网虚拟惯性控制技术

针对传统直流微网惯性低而导致直流电压质量变差的问题,提出风储直流微网的虚拟惯性控制策略。该控制策略将直流母线电压与大电网瞬时功率调节、蓄电池下垂系数调节以及风电机组转速调节联系在一起,使得各变流器在系统受到扰动时在各自直流侧虚拟出较大的电容值,以提高整个系统的惯性。另外,针对风电机组虚拟惯性控制的不足,提出直流微网协调虚拟惯性控制策略,协调控制大电网、蓄电池以及风电机组,在系统受到扰动时让大电网以及蓄电池提供的惯量由暂态电压的低频分量决定,风电机组提供的惯量由暂态电压的高频部分决定。在Matlab/Simulink中搭建风储直流微网模型并进行时域仿真,算例结果验证了该控制策略不管在直流微网并网运行或者离网运行的情况下,均能够改善系统暂态响应,提高直流母线电压的电压质量。     

基于优先级排序的聚类风电机组爬坡有限度控制策略研究

风电爬坡是一种严重的功率波动情况,为提高风电机组出力的稳定性,降低风电爬坡对电网的影响,针对风电爬坡过程中风电机组控制能力有限的问题,提出了基于优先级排序的聚类风电机组爬坡有限度控制策略。首先建立有限度控制模型,将爬坡过程分为3个阶段;其次根据风电场的历史数据,综合采用相似性度量方法和模糊C均值算法将风电机组分为3类;再次基于优先级排序方法对各类风电机组制定相应的有限度控制策略;最后通过算例仿真,验证了文中策略可以有效地预防高爬坡率出现,提高风电场系统运行的可控性和稳定性。     

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。     

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。     

基于附加风功率预测的风电功率波动平滑控制

为改善风电场出力平滑性,提高电网调峰能力,在现有电池储能系统(battery energy storage system,BESS)平滑风电功率波动控制策略的基础上,提出了一种基于附加风功率预测的BESS平滑风电功率波动的并网控制策略。该方法在不改变BESS现有平滑控制策略的基础上,将风电功率超短期预测技术应用于平滑控制,考虑了未来的风电出力波动对BESS的当前充/放电行为的影响,在满足风电场出力波动限制要求的基础上,优化BESS充/放电动作,防止BESS过充/放电,延长BESS的使用寿命。该控制策略包括3部分:现有平滑控制部分、附加风功率预测控制部分和总体修正部分。利用某地实测数据对某风电场与BESS联合系统进行了研究,结果证明了该控制策略的有效性。研究结果对BESS的工程应用具有指导作用。     

风电与火电联合发电控制系统研究

由于风力发电出力具有随机性、间歇性、不可控性等特点,这给电网的安全调度带来很多问题,很多电网公司不得不放弃风电。采用风电与火电联合发电的控制策略可以提高风电的利用率。本文提出了一种风电与火电联合发电的控制系统结构,并结合实际应用,详述控制系统的功能,提出了如何采用风电置换火电的策略及风电与火电联合调节的方式。     

用于平抑风电功率波动的电池储能系统控制策略

摘 要：采用电池储能系统（battery energy storage system,BESS）与风电场形成联合系统可平抑风电功率波动。如何制定BESS的控制策略以有效平抑风电功率波动,进而最大化系统接纳风电的能力是一个值得研究的重要问题。在此背景下,针对采用BESS平抑风电功率波动的控制策略开展研究工作。首先,针对风储联合系统的结构及特性,建立BESS的数学模型。考虑到BESS在当前时段的充放电行为影响其在下一时段的电池状态,在满足电池实际运行约束的前提下,提出用于平抑风电场出力波动的BESS的改进控制策略。之后,发展以风储联合出力波动越限概率最小为目标的BESS优化控制策略,并采用AMPL/CPLEX商业求解器求解。最后,以某风储联合系统为例,对所提出的BESS改进控制策略和优化控制策略平抑风储联合系统整体出力波动的效果进行验证。