构网型储能支撑新型电力系统建设的思考与实践

构网型储能因具备类似常规发电机控制响应特性而受到广泛关注，被视为支撑新型电力系统建设的关键装备。目前针对该技术的研究大多针对微电网应用场景，尚无大电网应用层面的系统级研究。基于该情况，首先在构网型控制技术原理的基础上提出构网型储能建模方法。并结合构网型储能电压源的本质属性，推导其接入系统后参与系统功率分配机制，探讨其在电网装机占比问题。最后，以国内某工程为案例，开展构网型储能模型搭建及在大电网应用场景下的仿真分析。结果表明，所提的建模和分析方法能够指导构网型储能的系统级工程应用。     

构网型储能对新能源多场站短路比的影响分析

新能源多场站短路比（multiple renewable energy stations short-circuit ratio,MRSCR）是衡量电力系统支撑强度的重要指标,构网型储能对提升MRSCR具有重大意义。首先,介绍构网型储能的基本结构,对构网型储能的功率与频率电压的关系进行分析,通过理论推导和仿真结果验证了构网型储能具有虚拟同步发电机特性,可等效为传统电源向交流系统提供短路容量;然后,基于等值阻抗矩阵揭示了构网型储能对MRSCR的影响机理;最后,结合算例验证了构网型储能对MRSCR的提升作用。     

基于电池储能的单级式构网型不间断供电系统

提出一种基于电池储能的单级式构网型不间断供电(UPS)系统架构,给出并分析了系统核心电压源逆变器自主构网、电压频率支撑及储能电池充电管理等多种工作模式下的控制策略。所提出的单级式构网型UPS系统不仅具备为关键负载提供稳定电力保障的功能,还可通过储能电池积极参与电网调频等辅助服务,实现了对UPS储能电池的综合利用,有助于降低UPS系统的运营成本。最后,通过研制的500 kW单级式储能型UPS系统原理样机充分验证了所提系统架构、工作方式与控制策略的可行性。     

构网型储能系统现场调试平台电网扰动控制策略研究

为了开展用于新型电力系统的储能电站构网型性能调试，文中开发了适用于构网型储能系统的移动式调试平台。论文提出了适用于高电压等级构网型储能系统调试的35 kV四象限功率单元拓扑结构，在基于跟网型储能调试系统控制策略的基础上，提出了适用于构网型储能系统调试平台的复合控制策略，满足了新型电力系统构网调试的快速响应需求；结合现场调试，对复合控制策略的控制特性进行了分析，验证了构网型储能系统调试平台系统和所提复合控制策略的有效性；在百兆瓦级储能电站，现场测试了所设计的移动调试平台构网型功能，首次在电站调试中实现了惯量调节、一次调频等运行工况，试验结果表明，文中所提出的调试平台保持惯量支撑调试过程中的电压稳定，降低了一次调频过程中调试电源的电流波动，通过移动式调试平台实现了快速输出幅值、频率和相位的能力。     

柔性直流输电系统的构网型控制关键技术与挑战

随着大规模非同步电源替代传统电网部分同步电机,电源结构和电网骨架发生变化,电力系统将面临弱系统、惯量低和电压支撑弱的问题。采用构网型控制的柔性直流输电系统可模拟同步电机运行特性,在实现功率传输的同时发挥电网支撑作用。文中对构网型控制柔直应用场景和技术框架进行了介绍,从并网性能评价、宽频谐振稳定和暂态稳定性3个角度分析了构网型控制应用于柔直领域的关键技术,归纳分析了在控制参数设计、一次设备过流能力以及能量来源3个方面的挑战以及若干技术方向。     

提升区域电网电压稳定性的分布式储能协调运行策略

分布式储能在一定程度上抑制间歇式电源的波动,对区域电网电压暂降补偿发挥重大作用.为提升电网电压稳定性,本文首先通过分析分布式储能的运行模式,对分布式储能接入后对电网电压影响进行建模;其次通过研究分布式储能对电网电压稳定性影响机理,建立分布式储能装置协调运行模型.进而以系统电压波动最小为优化目标,以系统潮流以及分布式储能的充放电性能为约束条件,通过粒子群优化算法,得到各分布式储能系统的充放电状态,维持各节点的电压稳定性.最后以某区域电网为例进行仿真,验证了所提出的分布式储能协调运行方法能够有效提升区域电网电压稳定运行水平.     

辅助风电并网的构网型储能控制策略研究

随着能源转型的深入,风光等可再生能源大规模替代传统能源发电并网,电力系统结构发生很大的变化,导致电网惯性变低、稳定性变弱。另外,风力发电功率的波动性将导致电力系统调度困难。因此,在风电并网系统中增加构网型储能系统,并给出构网型储能系统的控制策略,进而围绕风电并网的稳定性以及电压跌落故障,对构网型储能系统增加前后风电并网波形进行对比分析,验证了构网型储能系统可以大大提高风电并网的稳定性,并且对电压跌落故障有很好的抑制作用。     

飞轮储能系统应用于微网的仿真研究

微网中的风力、光伏发电等微型电源随机性强、输出功率波动大,微型电源功率不足,微网抗扰能力弱,由并网状态转入孤岛运行时需切除大部分负荷甚至全部负荷.采用飞轮储能系统辅助的微网方案,利用飞轮储能系统大功率充放电及充放电次数无限制的特点,设计并网逆变器的定功率控制方法.通过网侧功率测量决定并网逆变器的输出电流,实现了平抑微型电源功率和负荷波动的功能.在主电网故障时,飞轮储能系统向微网短时提供大量功率,维持大部分负荷等待主电网重合闸.通过理论分析及仿真实验表明,在微网中应用飞轮储能系统是可行的、经济的、高效的,可提升微网的抗灾变能力.     

构网型储能支撑新型电力系统稳定运行研究

建设以新能源为主体的新型电力系统是实现“双碳”目标的关键。由于新能源存在一定波动性,且系统在同步发电机被替代后缺少稳定惯性支撑,易导致系统不能稳定运行,因此构网型储能应运而生。其可代替同步发电机实现对电网支撑,保障系统稳定运行,故在新型电力系统中有广阔的应用前景。基于此,文中首先对构网型和跟网型储能变流器做出对比,为新型电力系统做出选型,通过对两者的比较说明构网型储能技术更适用于新型电力系统;其次,讨论构网型储能在新型电力系统中的定位及在其中的作用;最后从暂态过程、短期动态和长期动态三方面对构网型储能发展进行展望,为未来新型电力系统更好地建设提供思路。     

构网型变流器稳定性研究综述EI北大核心CSCD

相比目前常用的跟网型变流器,构网型变流器具有同步电压源特性,可以有效提升电力电子化的新型电力系统的稳定性,因而近年来受到了广泛的关注。为了给构网型变流器大规模工程应用提供理论基础支撑,需要在不同电网强度,不同电网扰动形式下对构网型变流器进行完整的稳定性分析。该文拟从稳态工作点的存在性,小信号稳定和大信号稳定3个层面,对现有构网型变流器稳定性分析成果进行系统的梳理和总结。在此基础上进一步归纳提升构网型变流器稳定性的控制方法。最后,总结数个关于构网型变流器稳定性分析和控制的研究方向,为进一步深入研究提供参考。     

含多种分布式电源的微网动态仿真

通过算例仿真研究了不同分布式电源配置方案下低压微网从并网模式向孤网模式转换的动态运行特性,获得了分布式电源的功率、微网电压和频率的变化规律。如果选择微型燃气轮机作为微网的功率支撑手段,在微网从并网向孤网过渡过程中,系统频率波动较大,且部分分布式电源有可能在低频保护动作下与电网隔离,不利于微网的稳定运行;增加储能设备后,储能设备对于微网的稳定运行可发挥重要的作用。采用下垂控制策略的蓄电池在微网孤岛运行时可以快速为系统提供有功、无功支撑,有效抑制了由于燃气轮机动态响应速度慢引起的电压和频率偏差。     

构网型光伏自同步电压源控制策略研究

为提升光伏发电并网适应性以及在极弱电网工况下的频率电压支撑能力,提出并研究了一种构网型光伏自同步电压源控制策略,阐述了其基本工作原理,给出了其关键控制方程、工作模式及切换逻辑。所提构网型光伏自同步电压源逆变器不仅可向电网提供必要的频率及电压支撑,并可在电网发生故障时,具备独立向关键负载供电的构网能力。最后通过搭建的500 kW构网型光伏自同步电压源硬件在环实验平台充分验证了所提控制策略的有效性和正确性。     

西藏中部电网暂态电压稳定问题分析及解决措施研究

西藏中部电网"十三五"期电力负荷增长迅猛,但电源建设滞后,冬季受电比例较高,暂态电压稳定问题较为突出。深入研究了西藏中部电网暂态电压稳定问题的机理和影响因素,分析表明感应电动机、直流换流站在电网暂态恢复过程中的无功需求会恶化受端系统的稳定性。综合分析本地的优势资源以及电网侧可采取的稳定措施,其中新建光热电站、调相机等措施均能有效地抑制中部电网电压失稳,提高中部电网的受电能力。     

飞轮储能系统应用于微网的仿真研究

微网中的风力、光伏发电等微型电源随机性强、输出功率波动大,微型电源功率不足,微网抗扰能力弱,由并网状态转入孤岛运行时需切除大部分负荷甚至全部负荷。采用飞轮储能系统辅助的微网方案,利用飞轮储能系统大功率充放电及充放电次数无限制的特点,设计并网逆变器的定功率控制方法。通过网侧功率测量决定并网逆变器的输出电流,实现了平抑微型电源功率和负荷波动的功能。在主电网故障时,飞轮储能系统向微网短时提供大量功率,维持大部分负荷等待主电网重合闸。通过理论分析及仿真实验表明,在微网中应用飞轮储能系统是可行的、经济的、高效的,可提升微网的抗灾变能力。     

面向工业园区电压暂降治理的构网型储能逆变器控制策略研究

电压暂降会显著影响工业园区重要敏感负荷的经济运行，是现代制造业面临的主要电能质量问题。将构网型储能逆变器应用于含储能电池的工业园区中，根据工业园区并网点电压暂降深度的差异，提出了一套基于构网型储能逆变器的电压暂降分级治理策略。当电压暂降深度较低时，利用构网型储能逆变器的电压支撑能力降低或者消除电压暂降的影响；当电压暂降深度较高时，依靠构网型储能逆变器的孤岛运行能力维持负荷的正常运行，从而实现了对工业园区电压暂降的治理。最后搭建仿真模型进行验证，结果表明，构网型储能逆变器控制方案在相同工况下可以有效降低电压暂降深度，实现电压跌落的补偿。     

基于深度强化学习的微网储能系统控制策略研究

微网作为新兴的能源管理形式,近年来发展迅速,为保障微网系统能安全、稳定、经济的运行,为其提供合理的能量调度策略是关键。微网根据运行模式的不同,可分为并网微网和孤岛微网两大类。该文以并网微网为研究对象,应用Simulink仿真技术,按照恒功率控制(PQ控制)原理,搭建了一个包含外部电源、光伏发电、储能,以及负荷的微网系统。然后以此仿真系统为基础,结合深度强化学习中的双重深度Q学习算法,以最小化微网24h从外电网取电费用为目标,在满足微网系统电压偏差、功率平衡以及储能的荷电状态等约束下,以储能的实时充放电功率为控制变量,训练得到储能控制的优化策略。并通过实验验证与传统方法进行对比,分别从定性角度分析了储能充放电策略的合理性,和从定量角度展示了该文所提方法在优化购电费用上的有效性。     

含构网型MMC的受端电网暂态稳定解析分析方法

针对新型电力系统中,构网型非同步机电源和同步机电源之间可能发生的暂态失稳现象,提出了适用于含构网型模块化多电平换流器（MMC）的受端电网暂态稳定解析分析方法。在故障期间和故障清除后系统中分别采用电流源和电压源对构网型MMC进行建模,并据此模型提出了临界切除角和临界切除时间的解析计算方法。基于所提解析分析方法,研究了MMC故障期间注入电流幅值和相角、故障位置、同步机和MMC对负荷的供电占比等关键因素对系统暂态稳定的影响机理。基于PSCAD/EMTDC搭建的电磁暂态仿真模型验证了所提解析分析方法的有效性、准确性和鲁棒性。     

基于功频下垂控制的并网型储能系统惯量与阻尼特性分析

基于功频下垂控制的并网型储能系统可有效解决分布式电源大规模接入导致的电网频率稳定性降低的问题,同时等效提高电力系统的惯量水平与阻尼能力。以基于功频下垂控制的并网型储能系统为研究对象,通过建立其直流电压时间尺度的动态模型,利用静止同步发电机模型分析了影响储能系统惯性水平、阻尼效应和同步能力的主要参数及其影响规律。研究结果表明:下垂控制环节和功率控制环节是储能系统惯性效应与阻尼效应的主要来源,通过下垂系数和功率环PI参数的优化设计即可等效改变系统的惯性/阻尼特性。仿真实验的结果证明了研究结论的正确性,研究结论将有益于设计有效的储能系统控制策略,以辅助提升电网的惯性水平和阻尼能力,增强分布式发电系统及其接入电网的稳定运行能力。     

弱电网矿区下构网型储能控制技术研究北大核心CSCD

矿区通常地处偏远、电力基础设施薄弱,随着可再生能源发电的占比提高,导致矿区电网呈现弱电网特性。文中提出了面向矿区复杂电网工况的储能控制技术,实现了矿区电网稳定性的提升。首先,文中研究了储能在矿区电网中供电结构及工作模式。其次,针对VSG控制技术在孤岛应急运行模式和弱电网并网运行模式下的运行特性进行分析。再次,针对弱电网下的VSG并网稳定性缺失的问题,提出了改善弱电网下电压稳定性的构网型VSG控制策略,并提出了一种预同步切换策略减少矿区电网工况切换状态过程中的暂态冲击。最后,对所提方法进行仿真案例分析,仿真结果表明所提控制策略能够有效提升矿区电网的稳定性,实现了并离网切换的平滑过度和负荷冲击下的储能瞬时响应,提升了弱电网矿区下的储能系统动态特性。     

直流馈入受端电网“空心化”形势下的稳定特性分析及解决措施

随着国家对“西电东送”战略逐步重视以及清洁能源大范围优化配置能力的持续提升,特高压多直流馈入后替代受端电网常规电源而导致受端“空心化”趋势可能成为一个较为普遍的问题。主要以青豫直流馈入河南及华中电网为例,分析了直流馈入受端电网后的潮流疏散、电压稳定、功角稳定、小干扰动态稳定及多馈入短路比等主要特性变化。计算结果表明,直流工程可有效提升受端电网供电能力及电力互济能力,但直流落点近区可能存在潮流疏散不均衡、暂态电压、功角及系统动态稳定性降低,及现有跨区直流多馈入有效短路比降低等问题。针对上述问题提出合理安排运行方式及受端交流网架加强工程与直流工程同步的建议,并验证了建议的有效性。研究结果对规划、运行及国内同类直流工程设计都具有较强的参考价值。