计及储能的低惯量电力系统频率特性分析EI北大核心CSCD

双碳目标下,电源结构清洁低碳转型将成为我国未来电力系统必然发展趋势,随着风光资源大规模开发利用,新能源发电装机比例持续快速增长,系统逐步呈现“低惯量”特征,频率安全稳定面临挑战。该文首先阐述系统惯量的重要量化表征指标之一——惯性时间常数的物理意义。基于电源装机结构,分析我国电力系统惯性时间常数的演化趋势。基于经典频率响应模型,给出计及储能的电力系统频率响应模型,借助传递函数推导开展频率稳态及动态特性分析,并给出功率缺额扰动下系统频率输出表达式;在此基础上,围绕频率跌落最低点,剖析储能及系统惯性时间常数对于抑制低惯量电力系统频率下降风险的作用规律,并结合时域仿真开展不同惯量水平下场景仿真论证。研究表明,储能通过直接减小系统不平衡功率,可快速有效抑制频率变化,且惯性时间常数越小的系统,效果越为显著。     

基于链式电池储能系统的惯量补偿策略

随着新能源渗透率的不断提高,新能源并网系统呈现出低惯量特性,电力系统频率稳定性降低。在中、高压电网中接入链式电池储能变换器,有利于提高系统的等效惯量。介绍了链式电池储能变换器的主电路拓扑及数学模型,分析了惯量补偿目标和储能容量配置,提出了一种基于链式电池储能系统(BESS)的惯量补偿控制策略。该策略使链式BESS能够响应电网频率的变化,对电网频率变化产生阻尼作用。实验结果证明了所提控制策略的正确性和有效性。     

基于电池储能SOC的调峰、调频混合控制策略

电池储能系统被认为是解决可再生能源的不确定性和不平衡性导致的功率不足和频率波动的有效途径。基于此,文中提出了一种基于电池的荷电状态SOC(state of charge)的电池储能系统混合控制策略。首先,文中将电池的SOC、调频和调峰需求划分为不同的区域,并对调频和调峰提出相应的控制策略,提出SOC自恢复控制策略。之后提出储能的混合控制策略,基于电池储能的SOC,将储能的调频与调峰功能与SOC自恢复策略相结合,实现储能对电力系统的优化。最后通过仿真分析验证该控制策略的合理性与应对可再生能源波动的能力。     

基于灵敏度分析的储能电池参与二次调频控制策略

针对储能电池参与电网二次调频,基于灵敏度分析,提出了一种综合区域控制误差(ACE)信号分配模式和传统的区域控制需求(ARR)信号分配模式优点的控制策略。首先,针对ACE和ARR信号分配模式,在复频域中利用灵敏度原理分析含储能电池参与二次调频的区域电网频率特性,据此提出确定储能电池动作时机及调节模式的方法;计及时域中储能电池的能量限制和传统电源的爬坡速率限制,依据动态调频容量指标,提出确定储能电池动作深度的方法;最后形成考虑动作时机与深度的储能电池控制策略,并给出相应的实现流程。结合实际电网的阶跃扰动工况进行仿真证明,结果表明该策略不仅能较大程度地改善电网调频以及储能电池运行的性能,而且充分利用各调频电源的技术优势。     

考虑电网惯量及调频要求的储能配置规划

随着新能源接入电网规模的不断增加,电网灵活性受到了新的挑战,与此同时,在中国东部沿海省份,高比例外受电挤占电源调节空间并威胁电网安全运行,成为当前亟待解决的问题。为此,以高受电比例的高比例新能源电力系统为研究对象,对高比例新能源电力系统的惯量及调频支撑要求进行分析,并提出针对系统惯量和调频能力需求的储能配置规划模型。首先分析系统的惯量及调频能力要求,其次建立储能参与频率响应的运行模型,基于此,提出了考虑电网惯量及调频要求的储能配置模型。最后以高外受电比例的高比例新能源电力系统为背景仿真验证了配置模型的有效性。     

电池储能提高电力系统调频性能分析

针对同功率电池储能系统对火电机组调频替代能力量化不明确的问题,通过分析对比电池储能系统与火电机组调频的原理,确定储能调频在频率响应稳定性和快速性方面的优势。从调差系数出发,分析储能对高比例可再生能源调频系统的影响,确定同功率储能对火电机组在提升调频效果方面的优势。定义了储能调频替代的功率和能量指标,并提出储能提高频率最低点的替代指标。最后,根据所提出的相关定量指标,以中国东部某区域电网系统为例,分析了不同扰动场景下多时间尺度的储能的替代能力,验证了电池储能对火电机组的高替代能力。     

大型电池储能电站系统运行控制策略研究

电池储能电站的系统控制策略关系到站内设备安全、能量效率、电网稳定性等众多方面。介绍了电池储能电站系统结构方案,依据实际工程建设,提出了储能电站的站内AGC、AVC和源网荷系统控制策略优化改进方案,并提出在电站通信故障下的一种应急策略,以提高系统的运行安全性和可靠性,为电池储能站建设提高参考依据。     

提高互联电网暂态稳定性的大规模电池储能系统并网控制策略及应用

在大规模电池储能系统现有平抑/平滑控制策略的基础上,提出了基于附加频率响应的并网控制策略,不仅能够兼容现有控制策略抑制新能源出力波动,还能较好地提高电力系统暂态稳定性.该控制策略包括3部分:现有平抑/平滑控制部分、附加频率控制部分和总体限幅部分.平抑/平滑控制部分兼容现有控制策略从而有效降低间歇式新能源的功率波动;附加频率控制部分以系统频率为输入信号实现对频率的一次调整,从而提高系统的暂态稳定性;总体限幅部分根据电池的实际运行状态动态地调整各控制部分上下限,达到均衡和最大化地利用储能系统.在西北电网的酒泉风电基地进行了基于附加频率控制策略的初步应用研究,仿真结果显示该控制策略可以有效地提高电网的稳定性.基于使新能源+储能电站和常规机组具有相同或相似的暂态稳定支撑能力的原则,酒泉风电基地的储能/风电配比可设置在5％附近.     

大容量电池储能系统一次调频控制策略

大容量电池储能系统的分散式一次调频控制可能会产生功率环流和振荡。对此,分析了分散式一次调频控制产生功率环流的机理,提出了一种集中式一次调频控制系统架构和控制策略,同时给出了集群控制器的功率分配方法和控制流程,最后在基于半实物的实时数字仿真(RTDS)平台上试验验证了控制策略和功率分配方法的正确性。     

梯次利用电池储能系统集成及控制策略研究

针对不同规格、不同批次退役动力电池包在重组过程中的一致性差异问题,基于某电站的实际项目需求,对梯次利用电池储能系统(BESS)的集成设计进行了介绍,降低电池成组难度,确保电池可靠运行.考虑不同退役电池包的充放电特性与一致性差异,提出了基于荷电状态(SOC)的充放电功率实时调整策略,在确保电池安全运行的前提下最大限度的利...     

考虑SOC的电池储能系统一次调频策略研究

电池储能系统(Battery Energy Storage System, BESS)以其控制精度高、响应速度快等优势被广泛应用于电网中。为充分发挥BESS参与电网一次调频的优势,提出一种基于荷电状态(State Of Charge,?SOC)与频率偏差的综合控制方法。首先,为了改善电池循环寿命,设计基于荷电状态SOC的下垂系数与虚拟惯性系数。引入基于频率偏差的加权系数将下垂出力与虚拟惯性出力相结合,在频率偏差较小时增加虚拟惯性出力权重以稳定频率,在频率偏差较大时增加下垂出力权重以快速调节频率偏差,并在频率偏差超过一定限度后进行故障穿越时的频率支撑,而当电网状态变好且SOC较低或较高时进行SOC恢复。其次,提出BESS参与电网一次调频的评价指标以定量评估所提策略的调频效果及SOC维持效果。最后,基于PSCAD/EMTDC搭建BESS仿真模型,并在阶跃负荷扰动、随机负荷扰动、瞬时性短路故障及光伏间歇性出力扰动工况下仿真验证所提策略的调频效果及SOC维持效果。仿真结果表明,所提策略能实现较好的调频效果并将SOC维持在合理区间内。研究成果为BESS成套设备生产厂家合理设计控制保护参数提供参考,对提升BESS涉网性能具有实际意义。     

火力发电厂储能调频电池系统设计

针对电网辅助服务市场储能调频项目缺乏成熟的电池系统设计方案,一定程度上限制了储能联合火电机组调频项目的发展,为推动国内储能系统发展的规模化、标准化,提升储能火电联合调频系统的设计水平,结合某发电公司2×350 MW储能调频项目,总结出该储能调频系统设计的电池系统关键技术,并提出电池系统设计中应注意的分选、热管理和均衡控...     

计及SOC的电池储能系统一次调频自适应综合控制策略

考虑电池储能系统自身容量限制下提升一次频率响应的自适应性,提出一种计及荷电状态(SOC)的电池储能系统一次调频综合控制策略.建立电池储能系统一次调频动态模型,对比分析了虚拟惯性与虚拟下垂控制对电网频率偏差的调节特性.设计考虑SOC的电池储能系统一次调频自适应综合控制策略,并引入一种由综合考虑频率偏差及其变化率的输入系数与计及电池储能系统SOC的反馈系数相结合的自适应因子,输入系数由模糊逻辑控制器自适应调节,反馈系数通过回归函数自适应调节.最后搭建仿真模型进行阶跃和连续负荷扰动工况下不同控制策略对比分析,仿真结果验证了所提控制策略能自适应控制电池储能系统出力,有效提升一次调频效果.     

风储联合调频下的电力系统频率特性分析

风电高渗透率下,电力系统对风电场频率调节能力提出了技术要求.考虑风机惯性控制和变桨距控制的频率响应能力,提出将储能与风电自身调频手段相结合,参与系统频率调节.利用储能的柔性控制作用,弥补风电机组自身惯性控制时间短和变桨控制响应慢的不足,提高了电力系统频率稳定性.在风电场和储能系统频率特性模型的基础上,建立了风储联合调频下电力系统的频率特性模型,对比分析了风电调频、储能调频和风储联合调频下的电力系统频率特性,以及储能的容量配置需求.算例分析表明,风储联合调频需求的功率和容量仅为储能单独调频的67％和11.1％,降低了储能配置成本,提高了储能参与风电调频的经济可行性.     

电池储能系统在电力系统中的应用

电池储能系统（BESS）是一种新兴的FACTS器件。具有控制有功功率流的能力,能够同时对接入点的有功功率和无功功率进行调节,为高压输电系统提供快速的响应容量,有效提高了电力系统的稳定性、可靠性和电能质量。介绍了电池储能系统的基本原理、特点和国外的应用情况,并对它在电力系统中的不同应用进行了综述。     

风电参与电力系统调频控制策略综述

随着可再生能源的大规模开发,以风能为代表的可再生能源大量并入电网,且渗透率不断提高.一方面,由于惯性时间常数较小的风电机组替代了传统发电机组,系统的总体惯量减少;另一方面,由于风能本身所具有的间歇性、随机性,系统的频率特性发生改变,调频能力随之减弱.风电参与调频是解决风电上网约束的有效手段之一.为此,对风电参与调频领域的研究进行综述,首先以双馈风电机组和永磁直驱风电机组这2类最常用的变速风电机组调频控制策略为例,综述风电机组转子超速控制、桨距角控制、虚拟惯量综合控制、虚拟同步发电机控制,储能与风电调频以及多控制策略联合的原理、优缺点和发展趋势等;然后针对风电场参与系统调频的若干问题进行分析;最后对本领域未来可研究的问题进行展望.     

低惯量电力系统频率稳定分析与控制研究综述及展望

大容量直流和高比例新能源接入下,越来越多的电力系统正逐渐演变为低惯量电力系统。低惯量电力系统惯量支撑力度弱、出力不确定性强、频率调节能力和阻尼特性差,致使频率稳定问题日益凸显。为更好地理解电力系统在低惯量运行场景下的频率稳定威胁以及为有效制定应对策略提供参考,对低惯量电力系统频率稳定分析与控制领域的国内外研究进展进行综述与展望。首先,分析低惯量运行场景产生的主要原因及其对频率稳定的潜在影响,并介绍近年来实际电网频率问题的典型案例。进而,对基于时域仿真、数学解析、数据驱动的各类频率稳定分析方法进行阐述。从“源、网、荷、储”多类型有功资源调频能力挖掘、多道防线加强与协调配合等角度给出改善低惯量电力系统频率稳定的控制措施。最后,展望了该领域未来需深入探索的研究方向。     

考虑规模化电池储能SOC一致性的电力系统二次调频控制策略

针对规模化电池储能参与电力系统二次调频问题,提出了考虑储能荷电状态（state of charge,SOC）的分层协调控制策略。在区域控制中心层,给出了考虑二次调频需求和储能SOC水平的二次调频功率分配策略,使储能SOC尽可能地维持在正常工作区间,以确保储能持续参与二次调频的能力;在储能站层,采用分布式协同控制算法实现了二次调频功率指令跟踪,并保证各组储能单元SOC趋于一致以提升储能系统的综合运行性能。最后,通过两区域互联电力系统仿真,验证了所提出的规模化储能参与二次调频控制策略的有效性。     

储能参与电网二次调频控制策略仿真分析

:“碳达峰、碳中和”目标下,可再生能源在一次能源中的占比日益增大.应用大规模储能系统参与电网辅助 调频将有效解决可再生能源大规模并网带来的频率波动问题.首先建立了参与调频的储能模型并在此基础上搭建了含 储能系统的电网调频模型,接着提出了一种基于模糊控制的计及ACE和储能电池SOC的控制策略,最后在MAT- LAB中搭建了仿真模型并分别在阶跃扰动和连续随机扰动工况下验证了所提控制策略的可行性.