储能调频控制参数自适应优化与退出机制设计

为解决储能控制参数设置不当引起的频率稳定性问题以及储能调频效果和循环使用寿命难以平衡的问题,提出一种储能调频控制参数自适应优化与退出机制设计方法。首先分析储能下垂、虚拟正（负）惯量系数对系统频率动态性能及稳定性的影响,得到参数稳定变化的范围;然后,根据控制参数稳定变化区间,设计含虚拟负惯量的模糊自适应控制方法,实现控制方式之间的平滑切换和优势互补,加快频率恢复;再则,利用Logistic函数设计考虑储能荷电状态（SOC）的自适应反馈控制策略,同时引入储能退出机制,反馈调节优化储能出力,以期解决储能调频效果和循环使用寿命难以平衡的问题。最后,在Matlab/Simulink仿真平台上进行仿真验证,验证所提策略的有效性及对频率的改善作用。     

计及SOC均衡的电池储能参与电网一次调频自适应控制策略研究

文章针对电池储能一次调频控制策略的优化,结合虚拟下垂与虚拟惯性控制的性能优势,建立电池储能系统一次调频综合控制模式,同时兼顾频率调节需求与SOC保持效果。基于效用曲线设计储能单元自适应控制规律,对储能出力进行优化调节,并进一步计及储能系统内各单元SOC差异状况,设计均衡控制环节,通过功率输出的二次修正,实现各单元调频责任的合理协调。最后,基于仿真模型验证所提自适应控制策略的有效性。     

基于储能惯性响应的电网紧急频率控制方法

针对特高压直流闭锁等原因造成的受端电网频率严重跌落问题,提出一种储能紧急频率控制策略。首先,建立储能参与紧急频率控制的数学模型。其次,对于大功率缺额后发电机组惯性响应不足问题,提出了改进的频率变化率（rate of change of frequency,RoCoF）下垂控制策略以提高储能的惯量支撑,根据储能比例分配系数实时调节储能虚拟惯性及下垂控制出力;惯性响应阶段以RoCoF下垂控制为主、虚拟惯性控制为辅,抑制系统频率变化率;结合频率调节需求和储能系统出力特点提出不同区域的调频策略,并通过模糊控制量化处理区域控制偏差及荷电状态不确定性,提高储能系统频率控制的精度。最后,以某电网实际算例仿真验证了所提方法的有效性和工程实用性。     

基于强化学习的新能源场站储能一次调频自适应控制策略

针对当前储能参与一次调频时不同控制策略配合存在的缺陷,在传统虚拟惯性和虚拟下垂控制方法的基础上,考虑新能源出力特征,提出一种基于强化学习算法的新能源场站储能一次调频自适应控制策略。所提策略中,强化学习智能体负责根据系统频差和频差变化率实时波动来动态调整储能通过虚拟惯性控制方法参与一次调频的出力占比,进而由储能一次调频自适应控制器计算出虚拟下垂控制方法的出力占比,并获取储能总一次调频出力指令。考虑到新能源场站有功扰动的随机性,本工作中的强化学习智能体通过在特定新能源场站出力扰动下学习获取,其中新能源场站出力扰动由风速扰动通过风电机组模型获取。所提控制策略能充分发挥虚拟惯性和虚拟下垂控制方法在调频前后期的不同优势,实现两种控制方法的最优结合,挖掘储能参与一次调频的潜力。最终在Matlab/Simulink中搭建了区域电网频率响应模型,基于新能源发电突变和新能源发电连续波动两种扰动工况来模拟新能源场站极端工况和实际运行场景,并通过仿真验证了所提控制策略的有效性。结果表明,本工作所提策略能在调频过程中合理调整虚拟惯性出力和虚拟下垂出力的占比,减少电池储能的动作深度,有效缓解新能源出力波动给电网...     

一种新型光伏发电主动参与电网频率调节控制策略

大规模光伏发电并网挤占了具有转动惯量的同步发电机组空间,导致电力系统面临惯量减小与调频能力不足的问题,迫切需求光伏发电主动参与电网频率调节。文章以双级式光伏发电为研究对象,从光伏发电的惯量控制和与同步发电机组协调控制两个方面出发,通过改进Boost变换器和网侧逆变器的控制策略,实现光伏发电主动参与电网频率调节。其中,在惯量控制方面,提出基于高压直流电容动态的虚拟惯量控制,并分析控制参数对虚拟惯量控制的影响。最后,基于时域仿真算例验证了控制策略的有效性。     

储能电池一次调频无模型自适应控制策略北大核心CSCD

为发挥储能电池对电网调频特性的改善功能,针对储能电池参与电网一次调频进行了深入研究。首先建立含储能电池的高渗透率新能源区域电网的频率特性模型,并对其进行幅频特性分析,结果表明储能的加入可以有效提高电网的频率稳定性;为保证储能电池荷电状态(state of charge,SOC)的保持效果、电网调频需求以及储能电池的精确数学模型无法确定因素,提出一种考虑电池SOC,基于储能系统输入输出数据驱动的无模型自适应的储能控制策略,并给出相应的调频效果和SOC保持效果指标;最后在Matlab/Simulink搭建典型高渗透率新能源区域电网调频模型进行仿真。结果表明,所提策略能提高电网的抗干扰及自适应能力;与其他传统控制策略比较,所提策略在阶跃负荷扰动情况下,调频效果指标较佳;在长时负荷扰动(连续)情况下,所提策略的SOC指标最优,调频效果指标最佳。仿真结果验证了所提策略的可行性及优势。本文采用数据驱动研究方法,并没有采用传统的模型法,摆脱了对受控系统数学模型的高度依赖,有助于推动储能电池参与电网调频的更高效应用,为加速双碳目标提供更多思路。     

一种风场主动支撑电网的智能自适应控制方法

风电的不确定性和高渗透率,导致电网调度控制难和电网惯量下降等问题,为此提出了基于混合储能的功率分配系数自适应控制策略和基于T-S模糊神经网络的调频功率自适应控制策略。首先,对风场混合储能系统健康状态进行评估;其次,功率分配系数自适应控制器根据各组混合储能系统健康状态系数对风场所有风机输出总功率和调度功率之间的差值进行分配,实现电网调度功率跟踪;最后,调频功率自适应控制器根据电网频率偏差和各组混合储能系统健康状态控制各组混合储能系统为电网提供频率支撑。仿真分析表明,所提出的功率分配系数自适应控制策略能有效分配功率差,减小电网调度控制难度;调频功率自适应控制策略能有效增加电网惯量,为电网提供频率支撑。     

海上风场与海岛微网交互调频机制及控制策略研究北大核心CSCD

为缓解大规模海上风电接入末端薄弱电网对系统频率造成的冲击,文章提出了海上风场与海岛微网交互调频机制及控制策略。首先,构建海上风场与海岛微网互联下的电力系统负荷频率控制模型,基于虚拟惯量控制方法,利用海岛微网可调分布式电源支撑海上风场参与调频;其次,为避免风机在提供虚拟惯量过程中发生转速恢复状态跳变,造成系统频率二次扰动,进一步设计了自适应动态量化因子,根据风机不同运行工况实时调控海岛微网支撑能力;最后,基于仿真模型验证了该交互机制及控制策略的有效性。     

优化虚拟同步发电机惯量和阻尼的自适应控制策略

以新能源为主的微电网惯量小、阻尼弱，而虚拟同步发电机（VSG）是增强惯性和阻尼以提高微电网稳定性的有效手段，但同时引入同步机类似的功角振荡问题。该文提出一种优化VSG惯量和阻尼的自适应控制策略，改善小干扰稳定和暂态稳定。首先，建立虚拟同步发电机控制模型，在虚拟惯量控制中引入双曲正弦函数（tanh）优化惯量，通过等面积定则分析，验证优化惯量控制的正确性；在虚拟阻尼中引入灵活切换暂态阻尼和稳态阻尼控制环节，采用根轨迹分析论证优化阻尼方法的有效性。然后，根据频域特性指标，采用主极点法设计控制参数。最后，通过Simulink仿真，验证提出的优化方法对提高小干扰稳定和暂态稳定的有效性。     

局部阴影下光伏电站参与一次调频的控制策略

针对采用光伏虚拟同步发电机（PV-VSG）控制策略的光伏电站参与电网一次调频的问题，考虑光伏阵列受局部阴影遮挡的情况，提出一种基于自适应虚拟惯量的有功备用式PV-VSG控制策略，采用粒子群优化算法实现局部阴影条件下光伏阵列的最大功率点跟踪和减载备用运行，并根据电网频率变化过程中不同阶段的特性，自适应调节虚拟惯量参数以减小频率超调量并加快频率的恢复速度。此外，为了使调频模式下光伏电站内各PV-VSG的有功功率合理分配，采用一种基于等可调容量比的有功分配策略，使站内各光伏机组具有相同的调频功率裕度，避免部分光伏机组的过度调节。最后，以10 MW光伏电站参与电网一次调频为例进行仿真分析，验证了所提控制策略的有效性。     

基于风速预测的风电场虚拟惯量协调控制技术

针对现有风电场虚拟惯量协调控制在风电机组调频辅助功率协调分配方面的研究,提出一种基于风速预测的风电场虚拟惯量响应场级协同分配策略,具体是通过经验模式分解（EMD）和BP神经网络训练风速时序序列获得风速时序模型,预测短时段内的风速,根据实时转速和预测风速计算惯量分配权重因子,根据频率变化计算全场惯量响应值,通过惯量分配权重因子结合变流器容量限值给单机分配惯量响应值。该控制策略成功应用于云南某148.5 MW风电场站级调频测试,验证了算法的有效性。     

风电机组虚拟惯量一阶自抗扰控制研究

为改善独立微网中由于系统惯量小导致的频率暂态稳定性差的问题,该文研究利用风电机组虚拟惯量参与调频的控制算法。首先,分析风电机组虚拟惯量控制(VIC)机理和其存在转速快速恢复和超调过程造成调频能力下降的问题,并说明传统比例微分(PD)控制的原理;然后,利用系统频率动态响应方程,推导虚拟惯量一阶自抗扰控制(ADRC)的设计过程;最后,通过仿真和实验验证得出ADRC比PD控制优势在于能降低转速恢复速度和抑制转速超调,能更充分的释放虚拟惯量,因此ADRC进一步减小了微网暂态频率偏差和稳定时间。     

风电孤岛模式下混合储能装置调频调压策略

针对分布式电源孤岛系统中储能装置对系统的稳定运行有很大影响,提出一种风电孤岛模式下混合储能调频调压的控制策略。混合储能装置选用互补性强的蓄电池和超级电容。根据二者的特性,同时考虑它们的荷电状态（state of charge,SOC）,实时改变输出功率比例系数,使负载所需功率在二者中合理分配且避免其电量的过充和过放。采用改进下垂控制策略消除传统下垂控制导致的频率和电压偏差,提高系统稳定性。最后基于Matlab/Simulink搭建仿真模型,验证所提策略的有效性。     

电压控制型虚拟同步发电机控制特性评估与多机稳定性分析

通过模拟同步发电机的机械运动方程，建立电压控制型虚拟同步发电机，设计原动机调节和励磁调节控制策略，并模拟同步发电机的转动惯量，提高新能源机组对电网稳定运行主动支撑能力。提出有功-负荷系数、有功调频系数、无功调压系数、一次调频稳定时间和无功调压稳定时间5个控制特性评估指标，构建基于Matlab/Simulink的电压控制型虚拟同步发电机控制特性电磁暂态仿真验证模型，重点分析小扰动下不同关键控制参数对电压控制型虚拟同步发电机有功调频和无功调压性能的影响，定量分析关键指标变化趋势和规律，给出有功控制环虚拟惯量、阻尼系数以及无功控制环积分系数和下垂系数工程化应用优化参数区间。最后，通过建立多台电压控制型虚拟同步发电机并联并网模型，研究电压控制型虚拟同步发电机间交互振荡机制，分析得出接入大电网振荡临界参数、振荡频率及多机并联振荡模式。     

一种基于双馈风机锁相环动态响应的风-火协同调频策略

针对风电机组参与系统频率调整与传统同步机电源相互配合的问题,通过合理设置双馈风电机组锁相环控制参数使其具有与传统同步机电源相似的惯量响应能力,进而分析风电机组惯量响应与同步机一次调频之间的相互影响,在此基础上提出风电机组主导的风-火协同调频控制策略。本策略的优点在于能减弱风电机组惯量响应过程中对于同步发电机组一次调频出力的抑制作用,加快同步发电机调频响应速率,进一步优化系统频率。最后在EMTDC/PSCAD中搭建时域仿真系统,验证了所提出理论分析的正确性与控制策略的有效性。     

电池储能系统辅助电网调频控制策略研究

伴随中国新能源迅猛发展所导致电网频率波动等问题,电池储能广泛应用于辅助传统机组参与调频服务。该文首先梳理中国现有储能相关政策及相关文献,总结储能辅助调频市场环境演变规律,然后,重点分析传统机组调频及电池储能系统参与一次调频的原理过程,详细比对虚拟下垂控制与虚拟惯性控制策略的差异性特点;电池储能系统参与二次调频进行深度剖析,并对阶段功率分配作出详尽分析,同时提出考虑多约束条件的控制策略模型,为储能电站参与调频出力提供有效参考依据。最后,针对储能系统的未来发展提出建设性意见,并对下一步的研究方向做出展望。     

考虑SOC的自适应分组策略在储能参与一次调频中的应用

大规模储能电站中各电池组状态的不一致性,使得传统电池参与一次调频研究时的归一化处理难以涵盖所有电池组状态,容易导致部分电池过度充放电。提出了一种考虑电池荷电状态（state of change, SOC）的自适应分组策略,用于储能参与一次调频的应用研究。根据电池的额定容量和SOC对储能电池进行分组,以实时调整各电池组的出力比例;设计评价指标以量化分析电池使用寿命,根据每组电池SOC对其进行综合控制,以实时调整每组电池出力大小,减小电池循环深度,提升其使用寿命。通过Matlab/Simulink进行仿真验证,结果表明,所提分组策略能在保证一次调频性能的同时,有效提升储能电池的使用寿命。     

考虑风机分组的风储联合辅助调频双目标预测优化方法

大规模风电场中各区域风速的不一致性,使得传统风机参与电网调频研究时的风速统一化处理并不符合现实需求,也使得电网负荷频率控制更趋复杂。研究了风电机组的调频能力与风速的关系,并分析了不同风速下,风机通过虚拟惯量控制参与电网调频的特性;针对不同风速的风电机组参与电网调频能力的不一致性,分析了利用储能辅助风电机组,以获得更优调频效果的可行性;考虑到储能电池充放电深度与循环使用寿命之间的关系,以频率偏差最小和储能出力最小为目标进行风储联合辅助调频方法的设计,一方面保证良好的调频效果,另一方面最小化储能的充放电深度以提高其循环使用寿命。仿真分析验证了所提方法的可行性与有效性。     

基于实时功率判别的直流微电网协调控制策略研究

基于含光伏阵列和混合储能系统的直流微电网系统,提出了一种基于实时功率判别的直流微电网协调控制策略。该控制策略以光伏阵列输出和负荷消耗的功率差为基准,结合混合储能SOC状态,自动调节混合储能充放电方向、功率、直流微网工作模式。系统工作模式的切换由系统实时功率信号决定,提高了微网系统运行的可靠性。Matlab/Simulink仿真结果验证了该控制策略的有效性和可行性。     

大规模可再生能源接入区域电网侧储能频率稳定控制方法研究

储能技术可以解决可再生能源大规模并网的波动问题。文章以大规模可再生能源接入地区电网侧储能为研究对象,重点关注改善大规模可再生能源接入地区频率稳定的控制方法。首先通过灵敏度分析,求取影响频率特征指标的主导参数;对比不同技术路线的虚拟惯量控制策略,提出了计及储能频率控制策略的电力系统频率响应模型,用于分析不同频率控制策略对实际电网的惯量支撑能力;最后利用Matlab/Simulink建立某可再生能源高占比区域电网频率响应模型,验证不同虚拟惯量支撑手段对于改善频率特征指标的有效性。