多点电池储能系统参与电网二次调频的控制策略

“双碳”能源革命背景下，大规模可再生能源的加速并网加剧了电力系统对于快速调频资源需求的迫切性，以电池储能系统（BESS）为代表的新型快速资源为电网自动发电控制(AGC)提供了有效手段。首先，为满足电网各类型调频资源在AGC系统中的接入监视与分类决策需求，提出 “域-群-机”三级控制模型架构；然后，从BESS的SOC主动管理出发分别提出了基于改进的动态调频容量(DAA)的多元集群协同控制策略，及引入SOC影响因子的多点BESS功率分配策略；最后,结合实际电网的持续扰动工况及模拟跳机扰动工况进行仿真分析，表明本文所提控制策略不仅能够提升电网调频品质，而且可以显著改善各单点BESS的SOC一致性。     

基于SOC预测的火储联合调频控制策略

随着常规火电机组和储能系统联合参与调频在电力系统中取得规模化应用,储能系统和火电机组联合调频控制策略成为二次调频的关键问题。基于两阶段储能荷电状态(state of charge, SOC)实时预测方法,对调频系统完成跟踪自动发电控制(automatic generation control, AGC)指令后的荷电状态进行主动预测;参考预测所得SOC数据和AGC指令,得到兼顾系统调频能力及储能SOC状态的联合前馈控制指令,确定火电机组和储能系统不同状态下的出力目标,实现储能和火电机组对AGC指令跟踪的互补协调运行。同时,在储能系统内部引入基于荷电状态的储能单体均衡策略,优化储能系统SOC一致性,提升储能系统整体动作深度。在MATLAB/Simulink中构建联合调频典型场景,对所提控制策略进行仿真验证。结果表明,所提控制策略在优化AGC指令跟踪效果、提升系统综合调频指标及改善储能单体SOC状态等方面具有显著优势。     

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。     

考虑储能电池参与二次调频的综合控制策略

随着储能辅助常规机组参与调频在电力系统中得到规模化的应用,如何制定合理的储能出力控制策略来实现储能和常规机组互补协调运行是储能调频应用中的关键问题。文中基于实时状态感知与综合研判,利用Logistic回归函数,构建储能自适应调频和自恢复储能荷电状态(SOC)两种工况的控制规律;将区域控制偏差信号划分成不同的状态区间以定量描述电网二次调频备用容量状态,得到电网调频需求和运行状态限制,兼顾储能调频能力及SOC自恢复需求,确定储能在不同区间上的出力目标和动作深度,实现储能和常规机组参与二次调频互补协调运行。在MATLAB/Simulink中构建储能参与二次调频两种典型场景,对所提控制策略进行仿真验证。结果表明,所提控制策略在改善调频效果和储能SOC维持效果以及提高常规机组利用率等方面具有优势。     

风光储联合发电系统调频控制策略研究

针对风光储联合发电系统的运行特点,基于分段调频控制的理念,提出了一种风光储联合发电系统参与电力系统二次调频的控制策略。该控制策略根据区域控制偏差ACE就调频控制的紧急程度进行划分,在不同控制区域使用不同的有功控制方式,实现对联合发电系统出力的精细化控制,最大程度利用风电及光伏发电,保障储能电池SOC运行在合理范围。仿真分析验证了所提调频控制策略的可行性、有效性及经济性。     

电池储能参与电网一次调频的优化综合控制策略

为研究电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)参与电网一次调频的高效性控制策略.本文在对电力系统调频需求进行分析与储能电池荷电状态(State Of Charge,SOC)考虑的基础上,提出一种兼顾电网调频需求与储能电池SOC状态的一次调频综合控制策略,给出不同荷电状态下的控...     

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.     

基于区域偏差控制和荷电状态分区的电池储能参与二次调频控制策略

随着日益增多的非传统能源进入发电领域,电力系统的频率波动问题越发严峻。火电机组调频缺陷是响应时间长、爬坡速度慢;而电池储能因其响应迅速、调节灵活等优点逐渐成为电力系统调频的研究热点。本文首先介绍了储能参与电力系统二次调频的区域控制偏差和区域控制需求2种基本方式,并分析了这2种基本控制方式的特点;对区域控制偏差和储能系统电池的荷电状态（SOC）进行分区,在不同区域计及频率调节需求和储能系统出力特点提出不同的调频方式,并在区域控制偏差正常调节和SOC正常充放电状态下,采用模糊控制器平滑储能系统出力;最后利用MATLAB/Simulink仿真平台建立2区域互联仿真系统,仿真结果证明了区域偏差控制和SOC分区控制策略的可行性。     

基于分布式储能的光伏并网系统调频策略研究

针对光伏并网发电在系统负荷波动时不具备惯性和调频能力等问题,提出了基于分布式储能的光伏并网发电系统调频策略。首先,基于电力系统功频静特性进行了分布式储能参与系统调频特性分析,得到了含分布式储能的光伏并网发电系统频率调整方程;其次,建立光伏发电系统和分布式储能的控制策略和数学模型,提出了分布式储能参与系统调频的控制策略;最后,对电网频率跌落0.5 Hz时含分布式储能的光伏并网发电系统运行工况进行仿真和实验验证,证明了分布式储能参与光伏并网发电系统调频策略的有效性。所提研究可在一定程度上提升光伏发电系统并网可靠性。     

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。     

面向电网二次调频需求的“PXP”储能集群分布式均衡控制策略

电力储能是维持新能源高渗透形势下电网频率稳定的有效手段,分散布置、统一调度是其参与系统二次调频的主要控制模式。针对现有控制策略分配二次调频需求合理性不足的问题,该文提出面向二次调频需求的PXP储能集群分布式均衡控制策略,其中PXP储能表示一类将电能(power)转化为其他形式能(X)再转回电能(power)的储能形式。该策略通过构建考虑储能实时容量的调频耗量函数,利用分布式算法,以调频耗量最小化为目标,实现对系统调频需求的最优分配。仿真结果表明,该策略能够打破功率型和能量型储能的界限,实现集群容量的均衡控制。同时,分布式算法使控制策略的运算速度显著提升,满足储能即插即用的要求。综上所述,该文所述策略通过对PXP储能集群在二次调频中的高效利用,提高了电网频率的稳定性。     

考虑爬坡功率有限平抑的高渗透率光伏电网储能配置策略

随着光伏发电渗透率的提高,电网需有较大调频备用容量应对光伏功率的随机大幅波动。储能系统(ESS)的快速充放电能力能够对光伏发电出力的大幅波动进行快速平抑,以减小电网调频所需备用容量。但目前储能成本相对较高,无法完全依赖储能来应对光伏功率的大幅度爬坡。为此,文中首先提出了利用有限容量的储能实现光伏爬坡功率有限平抑的控制策略,对光伏出力大幅度波动进行有效平抑。然后,考虑电网调频容量需求与储能配置容量的相互制约关系,建立了ESS投入后调频成本计算的数学模型,并以等效收益最大为优化目标实现ESS能量容量和功率容量的优化配置。最后,利用遗传算法对优化模型进行求解,并通过某高渗透率光伏电网验证了该方法的有效性。     

提升火电机组AGC性能的混合储能优化控制与容量规划

以铅酸电池和全钒液流电池组成的混合储能为例,针对常规机组调频的固有特点,研究了混合储能装置配合传统机组参与自动发电控制(AGC)的充放电策略和最优容量配置计算方法。首先,针对常规机组调频的特点,提出一种考虑抑制反向调频、死区振荡、储能装置过度放电、荷电状态水平强制归位的优化控制策略;其次,综合考虑配置储能装置成本和发电侧调频收益,构建储能装置系统经济运行优化函数的容量规划模型;最后,根据某发电厂实际运行数据进行仿真计算,利用粒子群优化算法求解,结果表明该方法的调频效果、运行经济性等比常规机组调频均有提升。     

考虑功率变化速率的储能辅助单机调频控制策略

风电具有显著的波动性和不确定性,大规模风电并网给电力系统的频率调节带来了严峻的挑战。储能具有灵活爬坡特性和双向调节能力,可有效辅助常规机组参与频率调节,提高参与自动发电控制(AGC)的机组响应能力,从而提高高风电功率波动系统的频率稳定性。以机组功率调节速率能否弥补系统功率波动为判断依据,以储能的有功功率变化速率和有功功率基点作为控制变量,提出一种考虑功率变化速率的储能辅助单台火电AGC机组参与电力系统频率调节的协调控制策略,自适应决策储能的动作时机和动作速率。基于PSCAD/ETMDC平台的仿真结果表明,所提策略以储能更少的动作频度和动作深度,达到了更优的调频效果,可有效减少储能功率/能量容量配置,具有良好的经济性,为储能的多场景应用奠定了基础。     

考虑荷电状态约束的储能参与电网一次调频综合控制策略

电池储能具有响应速度快、控制精度高、容量配置灵活的优点,近年来在电网调频中得到广泛关注。但传统控制方式易造成电池过充或过放,给电网运行及电池使用带来负面影响。针对该问题,提出一种考虑荷电状态 (state of charge,SOC)约束的储能参与电网一次调频综合控制策略。首先,构建储能电池参与电网一次调频的自动发电控制(automatic generation control, AGC)模型,提出根据电池SOC约束进行储能容量配置的方案。其次,通过对储能虚拟惯性控制及虚拟下垂控制的特征分析,根据电网频率偏差动态变化进行分配比例系数的设计,实现2种方式参与度的平滑改变。再次,以适应于电池SOC状态的参数自适应调节为目标,进行储能充放电控制系数的调整,以改善调频性能及电池SOC的变化特征。最后,通过多种方法的仿真对比,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于改进LADRC的构网型储能调频控制策略研究

为提升高比例风电渗透下电力系统的频率稳定性,同时解决风储联合系统调频过程中参数间相互影响难以兼顾导致系统调频控制性能不佳的问题,提出一种基于改进型线性自抗扰控制策略(linear active disturbance rejection control, LADRC)的构网型(grid-forming, GFM)储能调频控制策略。首先,在传统应用LADRC对角频率进行快速控制的基础上,引入有功差额补偿,加速有功指令响应速度,消除参数互耦。同时,针对构网型储能调频控制策略参数影响规律,分析了角频率和参考功率至输出功率的小信号模型,推导控制环节传递函数,实现对系统调频性能优化。最后在Matlab/Simulink仿真平台上搭建风储联合系统仿真模型,对不同控制策略在不同工况下电网频率和储能出力的变化情况进行对比分析。结果表明,所提控制策略有效提升复杂工况下风储联合系统对电网频率的支撑能力。     

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。     

风电并网下计及机组特性的AGC动态优化控制策略研究

风电的大量接入产生复杂的互联电网运行特性,这需要电网AGC能及时响应能源与负荷的快速、大范围的变化,并根据AGC机组的动态特性发布有效指令,既能进行多时段连续的协调控制,又能保证电网运行的经济性。为此,论文建立了考虑AGC机组动态特性,又考虑风电快速、大范围波动情况下的AGC动态优化控制策略模型。该模型权衡动态优化过程中经济性和指标性的比重,兼顾CPS评价标准,综合发布多时段连续的协调指令。该控制策略模型是一个多约束,大规模,多时段的复杂优化问题,因此采用PSO算法求解运算,结合运行的实际特征,对越限的粒子进行有效处理。通过对某区域AGC策略计算,验证了本控制策略无论是AGC调节费用,还是电网频率或CPS指标等均优于传统的控制策略。     

计及储能SOC恢复的孤岛直流外送AGC模型预测控制

在交直流并联运行电网中,送端孤岛直流外送系统可避免直流闭锁故障所导致的直流潮流向交流通道大范围转移的问题,但孤岛系统缺乏大电网支撑,系统惯量小,调频能力有限,大规模新能源的随机性出力会给其频率稳定带来严重的影响.针对直流送端孤岛运行状态易于建模预测的特点,提出了计及储能荷电状态(SOC)恢复的孤岛直流外送自动发电控制模型预测控制方法.依据电网等效思路将孤岛电网等效为单一机网模型用于预测电网的未来行为动态;根据多步预测计算区域控制偏差预测值,构造目标函数使得预测值较大时储能系统和火电机组共同参与调频,预测值较小时对储能系统SOC进行恢复;在PSCAD/EMTDC中进行仿真分析,验证所提控制方法的有效性.     

面向多源协调互济的AGC指令两阶段分配方法

高比例新能源电力系统的惯量支撑能力弱、随机波动性强,电网频率质量难以得到保障。引入不同品类调频资源共同参与自动发电控制(automatic generation control, AGC)是应对上述问题的有效手段,但这也要求AGC指令分配能够适配不同品类资源的差异化调节特性。对此,提出面向多源协调互济的AGC指令两阶段分配方法。首先,将不同资源分别安排至与自身调节特性相匹配的超前分配阶段和实时分配阶段。其次,在实时分配阶段提出基于资源调节优先级的AGC指令分配策略,根据不同品类资源的调节特性以及电网频率状况对资源调节优先级进行设定,以互补利用各类资源的调节优势。然后,在超前分配阶段,建立优化分配模型以实现不同品类资源的协调最优利用。同时,嵌入与资源剩余调节裕度相关的惩罚项,以保障资源持续调节能力。最后,基于电网实际数据的算例仿真验证了所提方法的有效性。