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。     

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。     

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。     

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。     

大规模储能电站参与电力系统自动发电控制的协调控制策略优化研究

文章提出了一种双层结构的储能电站参与电网二次调频的优化控制策略。首先,综合对比分析了常规机组与储能电站参与电网二次调频的技术特性,并在调度层面对储能电站与常规机组的功率进行解耦;然后研究了储能电站辅助火电机组调频的协调控制框架,以实现不同调频资源的合理分配;在储能电站主控层面,建立了表征储能实时调频能力的评估模型,并采用改进遗传算法对模型进行求解,以对储能各单元出力进行精细化协调管理;最后,基于仿真模型验证了所提控制策略的有效性。     

Capacity configuration of battery energy storage as an alternative to thermal power units for frequency regulation

传统调频机组因其固有特性而不易实现实际出力与理论计算值相吻合,并且工作在经济运行区内,难以应对电力系统快速发展,新能源发电并入等引起的频率稳定问题.电池储能系统(battery energy storage system,BESS)具有快速,精确的功率响应能力等优势,从而成为新的辅助调频手段的关注热点.在探讨BESS参与电网一,二次调频的实现方法基础上,对与火电机组具备同等调频能力的BESS功率与容量进行配置,并提出了储能容量控制策略建议.示例计算和对比分析,验证了该配置方案的可行性和储能系统参与电网调频的可靠性,为新调频手段的选取与分析提供了借鉴.     

黑启动火电机组后储能型风电场的调控策略研究CSCD

利用储能型风电场作为黑启动电源带动局域电网内的火电机组启动后,将其与火电机组组成风储火系统并列运行,对提高电网的恢复速度具有重要作用。为形成风储火系统并使其在局域电网后续恢复过程中能够保持稳定,提出了一种在启动火电机组后储能型风电场的控制策略:在电池储能系统控制单元中采用基于控制器状态跟随的平滑切换控制方法,并通过对其控制策略的切换点进行调整,以使电池储能系统能够在火电机组与储能型风电场并列运行瞬间实现由V/f控制到P/Q控制的无缝切换;在电池储能系统控制单元中建立附加惯性控制器和附加频率下垂控制器以提高风储火系统的频率稳定性,在双馈风电机组控制单元中建立附加电压下垂控制器以提高风储火系统的电压稳定性。仿真结果表明:利用所提调控策略能够在火电机组与储能型风电场并列运行瞬间,使电池储能系统的控制策略进行平滑切换,并能使风储火系统在恢复局域电网内其它机组或负荷时保持稳定。     

储能火电联合调频的容量优化配置研究

  目的  为储能火电联合调频项目合理配置储能容量,建立联合调频的收益模型,提供储能功率选择的依据。  方法  基于广东某电厂机组的历史运行数据和市场出清价格,对机组和储能联合调频进行仿真计算,分析储能功率选择对联合调频性能和收益的影响。  结果  仿真结果表明:储能系统通过提升机组的调频性能和增加调频里程,大幅提升调频收益,且随着储能功率的增加,调频收益逐渐增加后趋于稳定;受机组性能差异和运行状况的影响,储能对调频性能和调频收益提升的程度不同。  结论  证实通过仿真计算确定储能容量是合理可行的,可为后续联合调频项目中储能容量优化提供参考。     

抽水蓄能-飞轮混合储能系统协调控制方法

建立了一台容量为300 MW的抽水蓄能机组功率模型和容量为25 MW的飞轮储能阵列模型并分析了各自的充放电特性。然后,为了达到抽水蓄能机组综合调频指标提高至2倍,同时减小机组磨损进而降低损耗成本的目标,基于水电机组斜坡输入控制策略和飞轮储能阵列荷电状态(SOC)分段控制策略,提出了一种抽水蓄能-飞轮混合储能系统的协调控制策略。最后,根据某额定功率为300 MW的抽水蓄能机组历史运行数据,通过仿真实验验证了所提出的混合储能系统协调控制策略。结果表明：在电网二次调频过程中,提出的混合储能系统协调控制策略将抽水蓄能机组的综合调频性能指标提高2.29倍以上,能够显著减少抽水蓄能机组平稳运行阶段的频繁输出调整、进而降低损耗成本并提高抽水蓄能机组的稳态运行特性,同时保证飞轮储能阵列的SOC维持在合理水平。     

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。     

考虑频率二次跌落的风电机组调频控制研究

该文首先分析系统经典响应模型和传统火电机组内部的延时过程，并提出一种考虑协同火电机组的一次调频策略改善系统一次调频效果，其中风电机组配合同步发电机组内部惯性延时过程。为有效利用可用的转子动能储备找到最佳调频系数大小，使用粒子群优化算法（PSO）针对稳定风速情况下的风电机组输出进行优化，满足系统条件限制（例如频率最低点、频率变化率ROCOF等），决定调频系数Kc值大小和具体退出时间。并利用分段能量降幅信号作用于变流器控制来提升转子转速恢复，从而减小频率二次跌落深度。最后在Matlab/Simulink仿真软件建立的四机两区电网模型中对所提方案进行验证，为新能源参与系统频率调节提供基础。     

电池储能系统参与电网调频的优势分析

针对目前因大规模新能源并入电网等而引发的频率稳定问题,对传统调频技术存在的固有缺陷、大规模风电并入电网影响频率稳定的规律进行了分析。基于电池储能系统功率-频率特性、响应快与短时功率吞吐能力强的优点,分析得出电池储能系统适合作为新的辅佐传统电力一、二次调频技术的新手段。与传统调频机组在调频效果上的定量比较,以及国内外政策的分析,来论证电池储能系统参与电网调频的优势与前景。     

混合储能提高风出力预测精度研究

风气象信息精细化程度不够造成风电场风出力预测精度低,给电网调度增加了难度,采用储能装置可提高预测精度,但是合理又经济地配置储能容量较困难。文章提出在风电场中配置蓄电池和超级电容器混合储能系统,提高风电场日前预报精度;通过高通滤波器得到误差变化较快的成分,由超级电容器来弥补;由蓄电池来弥补剩余变化较慢的误差成分。综合考虑这些误差变化特点及储能充放电功率发生概率特点,合理选取储能额定容量,并且分别搭建了超级电容器和蓄电池储能系统模糊控制规则库,根据各自荷电状态SOC优化分配混合储能充放电功率。最后对新疆某风电场并入混合储能进行了仿真分析,结果表明:采用模糊控制策略的混合储能系统能够更显著有效地提高风出力短期预测精度。     

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。     

适应大规模新能源消纳的网源协调系统控制优化研究

光伏发电、风电等新能源出力的波动性和随机性会造成发电系统输出功率随机波动,加重电网频率的调节负担,同时大规模新能源接入电力系统,会替代部分常规机组,进一步削弱电网的调频能力。首先阐述了大规模新能源并网后对电力系统频率响应的影响及电力系统对调频的需求,然后从光伏发电、风电等新能源,需求侧资源,储能系统等参与调频以提高电网调频能力方面进行了综述分析。结论表明,光伏发电、风电等新能源参与调频,需求侧资源与适当容量储能合理参与调频市场是提高电网调频能力的有效方法,随着调度技术的日益成熟、储能成本的降低,针对电网调频进行研究将具有更高的实际应用价值。     

新能源发电系统参与频率和电压响应的模型预测控制策略

随着风电和光伏的快速发展,大规模新能源接入可危及电网的安全稳定运行,新能源发电应参与调频、调压,且提供足够的备用容量.为此,基于模型预测控制方法,本文提出新能源发电系统参与调频和调压的控制策略.该策略分为两层,在考虑风电场、光伏电站和电池储能系统各自的约束条件的前提下:上层控制器通过求解约束优化问题,计算各新能源发电系统的最优功率输出指令,满足最优的调频、调压效果;下层控制器负责执行,对上层功率指令进行跟踪输出.最后对提出的策略进行仿真分析,结果表明该策略能提高电网的调频和调压性能.     

350MW燃煤机组电储能调频优化配置及经济性研究

研究350MW燃煤机组的电储能辅助调频配置方案。基于集合经验模态分解AGC指令和非参数核密度估计配置电储能容量和决策储能出力,并通过仿真计算所配置煤机-电储能联合调频系统的性能指标。结果表明：配置容量为7.5MW/7.5MW·h电储能后,煤机-电储能联合调频系统将机组Kp值由原来的2.17提高到10.59,调频性能改善显著,年均辅助服务补偿收益从456.53万元增加到2227.96万元。计及电储能系统全寿命周期成本,机组年调频综合净收益增量为992.05万元,所研究配置方法得到了良好的调频收益。     

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。     

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。