辅助抽水蓄能调频的飞轮控制策略北大核心CSCD

随着可再生能源发电在电网的渗透率逐年上升,其固有的随机性和波动性给电网频率安全带来了挑战。为提升区域系统调频能力,本文提出了飞轮辅助抽水蓄能调频的混合储能方案。为保证飞轮健康有效率地运行,将改进灰色预测模型与模糊逻辑结合,并基于飞轮荷电状态和区域控制偏差的实时感知和评估,构成灰色模糊修正控制对飞轮和抽水蓄能进行能量分配的修正,实现飞轮储能与抽水蓄能的协调互补运行。在飞轮控制模块中,将飞轮荷电状态划分为不同的区间,并利用Sigmoid函数和Logistic回归函数构建了飞轮储能充放电约束和基于区域控制误差与飞轮荷电状态的自恢复模式,确定每个不同的荷电状态区间上飞轮储能系统的出力模式。在MATLAB/Simulink中构建两区域负荷频率模型,在阶跃负荷扰动与随机负荷扰动的情况下对所提方案策略进行仿真验证,仿真结果表明所提方案策略在提高系统调频能力、降低常规能源调频参与度、提高飞轮与抽蓄利用率和提高飞轮荷电状态维持效果等方面具有优势。     

飞轮储能辅助风电一次调频仿真分析北大核心CSCD

随着风电比重的迅速增加,电力系统的频率稳定性问题也愈加严重。基于Matlab/simulink仿真研究在一定风电渗透率的区域电网中,采用飞轮储能辅助风电进行一次调频的作用和效果。首先,采用简化的线性频率控制建立飞轮储能辅助风电一次调频控制模型,根据传递函数分析飞轮储能参与一次调频的频率特性,然后在负荷功率发生阶跃扰动和连续扰动的情况下,通过时域仿真对区域电网频率特性进行仿真论证,通过对比得出结论,配置一定比例的飞轮储能系统可以迅速响应频率偏差信号,在一次调频仿真过程中系统最大频率偏差以及稳态偏差都得以减少,满足电力系统的性能指标要求,有效提高系统的频率质量。     

基于EMD分解的混合储能辅助火电机组一次调频容量规划北大核心CSCD

高新能源渗透率的新型电力系统更容易发生发电侧与用户侧的负荷失衡,从而造成电网频率波动,这对电网安全带来了巨大的挑战。提升发电侧主动调频支撑成为解决这一问题的关键。储能技术辅助调频主力的火电机组参与发电侧一次调频不仅可以提升电网安全性,也能降低机组磨损,提升机组运行的经济性。现存一次调频储能容量配置方法比较单一。因此,本文提出了一种基于EMD分解的混合储能辅助火电机组一次调频容量规划方法。使用EMD对储能的目标功率进行处理,并将处理后的IMF分量进行重构,从而确定混合储能的功率与能量配额,以归一化成本为最优目标,完成储能系统规划,弥补了现存研究未充分考虑功率高低频响应导致的储能配置方案不合理,不能充分利用不同形式储能特性造成的储能投资成本高、储能系统收益低、调频效果不理想等缺点。并以宿迁660 MW机组为一次调频算例验证了本文方法的可行性与经济性。研究结果可以为参与一次调频的火电机组储能规划提供一定技术参考。     

计及调频备用的储能平抑风电功率波动控制策略北大核心CSCD

新能源场站配置储能系统可以平抑输出功率的波动、承担新能源机组调频义务。若储能仅考虑单一平抑波动工况时可能会造成风储联合系统调频有功备用不足。因此本文提出一种考虑调频有功备用与荷电状态恢复的平抑风电功率波动策略,首先利用聚类算法提取储能平抑波动典型工况,计算储能平抑波动功率需求和剩余有功功率;其次,结合国标对风电场有功备用相关标准,利用储能调频备用与风电减载联合提供有功备用,并对储能平抑波动功率设置限幅;最后,利用模糊控制理论设计储能系统边缘区荷电状态恢复策略。基于实际风电场运行数据进行仿真分析,结果表明所提出的方法可在储能系统平抑风电波动时提供有功备用以及边缘区荷电状态恢复。     

一种基于模糊控制的混合储能系统能量管理策略研究

混合储能系统中,锂离子电池循环寿命短和超级电容能量不足是制约混合储能发展的两大因素。文章提出了一种新型混合储能系统的能量管理策略,在综合考虑锂离子电池温度及荷电状态和超级电容荷电状态的基础上,通过模糊控制动态调节低通滤波器的时间常数,实现对混合储能的功率分配。在保证锂离子电池平滑输出的同时,减少了锂离子电池热量的产生;运用能量转移的方式对超级电容进行越限保护,提高超级电容在两种极端情况下的响应能力。算例分析表明,文章提出的功率分配策略和超级电容越限保护方法,可以有效地改善两种储能介质的出力。     

锂电池储能电站一次调频设计优化及验证北大核心CSCD

一次调频是储能电站支撑新型电力系统稳定运行的关键技术。本工作研究了锂离子储能电站一次调频集成设计,包括响应时间和过载能力两方面的分析及优化,主要通过信息采集与传递、策略算法运算周期两方面缩短响应时间,通过储能变流器内部功率器件开关频率控制方案提升其过载能力,并通过20 MW/10 MWh锂电池储能电站实现了上述指标优化验证。结果表明,锂离子储能电站应用于一次调频工况时,变流器响应时间为60~80 ms,变流器过载能力30 s内均能达到150%,提高了储能电站功率性价比。该储能电站在孤网中的一次调频试验中可有效平滑频率波动,减少发电机组的动作频次,可为后续功率型储能电站设计提供思路。     

考虑灵活性负荷异构性质的多类型储能优化配置北大核心CSCD

灵活性负荷与多类型储能协调优化是实现电力系统电力电量平衡的重要方法,随着大规模灵活性负荷广泛接入电网并参与需求侧响应,灵活性负荷的异构特性已难以适应电网规模化调控需求、无法充分挖掘其调节潜力。本工作提出了考虑灵活性异构负荷的多类型储能优化配置策略,通过聚类灵活性异构负荷建立泛化模型,匹配负荷特性与电网调控需求。首先,基于灵活性异构负荷用电曲线和调节潜力的差异化特性,将典型异构负荷聚类为可转移负荷、可削减负荷和可调节负荷,并建立相应的泛化模型;基于此,提出灵活性异构负荷与多类型储能协调优化策略,以计及发电侧、电网侧、储能侧和负荷侧成本的系统综合运行成本为优化目标,利用混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)实现多类型储能的最优配置;最后,通过算例对比分析验证了所提协调优化方案的可行性与有效性,相比于单独考虑灵活性负荷、储能参与系统调控,灵活性负荷与多类型储能协调优化不仅可以实现地区电网电力电量平衡,而且可以降低系统运行成本,提升电网经济效益。     

基于WPD-LPF和灰色关联度的混合储能平抑风电波动控制策略北大核心CSCD

为获取更多风电并网功率分量信息,降低储能配置需求,文章将WPD-LPF、灰色关联度以及模糊控制相结合,提出了风电并网功率获取和储能功率分配的方法。该方法首先利用小波包分解风电功率,获取低频、高频功率分量,以风电功率波动限值约束,采用低通滤波进一步分解高频功率分量,提取部分高频功率分量,得到风电并网功率由部分低频功率分量和部分高频功率分量组成。然后,采用灰色关联度聚类重构剩余的各高频分量,进而获得混合储能系统的功率曲线。根据超级电容的荷电状态,利用模糊控制对混合储能系统的功率进行修正,得到优化后的混合储能功率。最后,与其他风电平抑策略进行了对比,验证了文章所提方法的有效性和优越性。     

供热电厂AGC储能辅助调频系统项目的可行性分析

AGC储能辅助调频系统采用电池储能系统在火电厂应用日臻成熟,其在供热电厂应用还未大量使用建设.该文对供热电厂的调频辅助服务是否可行,供热电厂本身存在的一些问题能否解决及如何解决进行了探讨,具有现实意义.     

计及多影响因素的发电侧混合储能系统容量配置方法及配置工具北大核心CSCD

储能是推动主体能源由化石能源向可再生能源转变的关键技术,对提升清洁能源消纳,保障电力连续稳定输出,提升火电效率,保障电能质量具有突出作用,是实现多能协同、清洁低碳、安全高效能源体系的重要支撑。本工作主要聚焦新能源场站参与电网一次调频应用场景下的储能系统配置,综合考虑了不同储能系统技术出力特性、储能系统成本、储能系统使用寿命、储能系统经济性等诸多因素,并在考虑储能系统能量及功率平衡、储能荷电率限制、储能出力置信度等多约束目标的基础上,运用多时间尺度小波分析、储能容量迭代优化算法和雨流计数电池寿命预测等数值分析理论,开发出适用于新能源场站参与一次调频的混合储能系统配置方法,并基于MATLAB开发了储能配置专用计算工具。本工作通过一个400 MW风电场参与一次调频场景中储能的配置验证了所开发的混合储能配置方法及工具。     

广东地区2×600 MW级燃煤机组磷酸铁锂电池储能辅助调频经济性研究

目的  针对广东省燃煤电厂联合储能AGC调频项目经济效益情况问题,通过建立典型工程案例的方法进行展示。 方法  文章归纳总结了最新版本南方区域调频辅助市场收益结算规则,计算出广东省内典型2×600 MW燃煤机组采用磷酸铁锂电池储能的调频性能指标,然后建立收益模型,对成本、里程、出清价格、运行时间等关键参数等进行了估算或假定,最后在采用合同能源管理模式下,从投资方角度测算其经济性并分析了在不同总投资、投运年份及收益分成情况下的财务指标变动情况。 结果  结果表明在已有测算的情况,除了第一种分成方案外,其他场景下的资本金内部收益率均超过7%。 结论  在广东地区四年内磷酸铁锂电池储能的调频项目具有较好的投资回报,此后随着总投资的降低和分成的提升,依然可以吸引投资方参与此类型项目。     

基于混合储能的风电场一次调频控制

摘要： 基于机组侧的混合储能装置,提出了风电机组参与电力系统一次调频的方法。针对DFIG风电机组,研究了网侧换流器的附加功率控制方法,并设计了混合储能系统的控制器,可实现混合储能系统对风功率波动的平衡及提供一次调频的功率。针对电网频率变化进行了仿真分析,验证了该控制方法的有效性。     

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。     

基于混合储能的双馈风机的电网支撑能力提升策略北大核心CSCD

电网电压跌落时风电机组须具备低电压穿越能力,但是低电压穿越会造成系统频率不稳定。当传统储能结合双馈风机为系统提供惯量支撑和参与系统的一次调频时,仅以频率作为参考量,因此低电压穿越会加剧直流母线电压升高。文章提出了基于混合储能的双馈风机电网支撑能力提升策略。在直流母线处,加入超级电容与蓄电池组成的混合储能模块,在系统功率波动时,混合储能模块为系统提供惯性支撑和参与系统的一次调频;在电压跌落时,混合储能模块吸收直流母线上多余的能量,维持直流母线电压稳定。文章通过仿真试验验证了所提方法的有效性。     

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。     

基于模糊控制的EV混合储能能量管理策略研究

针对锂电池和超级电容混合储能系统输出功率实时分配问题,为提高策略控制精度,设计了一种基于参数改进的模糊控制策略。根据混合储能单元实时荷电状态建立了动态功率模型,以各储能装置实时最大允许充放电功率和系统需求功率为输入参数,制定了更为精确的模糊控制规则,以实现模糊控制功率分配。搭建实验平台,将参数改进前后的模糊控制策略进行比较。实验结果表明,采用参数改进后的模糊控制系统工作稳定,单位时间内锂电池电流幅值平均降低了5%,提升了超级电容的使用效率,可延长锂电池使用寿命。     

基于提升华北电网考核指标的飞轮储能参与调频划分电量控制策略北大核心CSCD

在“双碳”目标的背景下,以风光为主体的具有明显随机性和波动性的新能源大规模并网,接入电网后容易造成电网频率波动,严重威胁电网安全。储能技术辅助调频主力的火电机组参与发电侧一次调频可以有效提升电网安全性和机组运行经济性。为充分利用飞轮储能辅助电网调频的优势,考虑储能当前电量对调频影响,建立火-储联合模型,分析火电-飞轮联合系统调频能力。本工作针对电网频率特性及机组调频特点,以满足调频指标为要求,充分考虑储能当前电量对调频性能的影响,提出一种基于提升华北电网考核指标的飞轮储能参与调频划分电量下垂控制策略。该策略根据飞轮储能当前电量进行计算,在不同电量时采用不同出力时间限制,以尽力满足电网一次调频考核指标。同时,利用MATLAB/Simulink软件分析了在负荷扰动下系统的调频效果及调频资源的出力情况。结果表明所提方法能够在飞轮储能电量处在不同状况时,利用不同放电时间来有效改善机组调频性能,提高机组量化指标。     

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。     

电储能系统辅助燃气-蒸汽联合循环机组一次调频研究

为了应对新能源出力与负荷波动的双重不确定性,火电机组将有更高的调峰调频要求。根据天津某燃气电厂实际一次调频现状,建立电储能系统辅助燃气-蒸汽联合循环机组一次调频模型。通过储能系统充放电策略,有效提高机组发电响应能力及灵活性,降低电厂现有一次调频考核值,具有显著的经济效益和社会效益。该技术在我国京津冀、长三角、珠三角等调峰资源较为匮乏、燃气电厂较多的地区有较高的示范推广意义。     

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。