考虑系统频率稳定需求的风电机组调频参数评估

随着风电渗透率提高，电力系统将面临一次调频能力不足的问题，为降低风电大规模并网对系统频率安全的影响，风电机组通过主动控制方式参与系统一次调频，随着风电渗透率的逐步提高，频率响应模式和调频参数的设置将更加复杂。研究基于风电机组的综合惯性控制，结合传统电力系统刚性集结模型，得出考虑风电机组参与一次调频的系统频率响应模型，并推导系统频率安全指标评价公式，通过仿真验证其有效性，从而在满足风电机组高渗透率系统频率稳定的前提下，确定不同风电渗透率下的风电机组调频参数最小临界值，为实际工程中的参数整定提供依据。     

基于改进SFR模型的含风电虚拟惯性/一次调频电力系统频率响应特性

文章利用等效虚拟惯性时间常数定量表征风电场惯性响应,采用传递函数模型描述风电场一次调频响应,结合再热式火电机组和水电机组的原动机-调速器模型,针对含多个风电场/火电机组/水电机组的电力系统提出了改进SFR解析计算等值模型,用于分析计算含风电虚拟惯性响应和一次调频的电网频率响应特性。仿真结果表明,改进SFR模型能更真实地反映含风电惯性/一次调频响应作用的电力系统频率特性,为客观评估高风电渗透率下的电力系统频率稳定运行状态提供了理论基础。     

基于MPC算法的风电参与频率调控策略

为发挥风电辅助调频作用及快速响应优势,更好改善电网频率特性,文章提出了一种基于模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）算法的风电参与频率调控策略。首先,在传统综合惯性控制中,引入了MPC算法,实现对惯性控制参数的实时更新,设计了MPC优化目标函数;然后,建立了控制信号的选择规则,在预测模型的滚动优化过程中对多步控制信号进行动态调整,形成考虑延时和丢包的延迟补偿机制;最后,在不同工况下进行仿真,与基于传统惯性控制的风电辅助调频方法相比,文章所提MPC策略提高了双馈异步风力发电机（Doubly Fed Induction Generator,DFIG）一次调频对通信延时的鲁棒性,提高了电力系统的安全性,同时减小了系统超调量和稳态偏差,验证了所提策略的有效性。     

光伏机组虚拟惯量控制下电力系统频率特性分析

高比例可再生能源机组的接入和大量火电机组退出,导致电网系统的惯量支撑和一次调频能力下降,降低了系统的频率稳定性。文章首先考虑光伏机组的惯量支撑和一次调频能力,建立了计及新能源惯量支撑和一次调频能力的电力系统频率响应模型;其次,引入最大频率偏差、稳态频率偏差、最大频率变化率（Rate of Change of Frequency,RoCoF）幅值3个指标,对不同新能源渗透率场景下的频率特性进行量化评估。最后,基于DigSILIENT/PowerFac-tory15.1搭建含光伏机组的3机9节点系统仿真模型。仿真结果表明,尽管RoCoF幅值指标在不同渗透率场景下的数值均大于全同步机系统,但在惯性时间常数较大时,高渗透率场景下的最大频率偏差指标优于全同步机系统。     

火电机组一次调频及AGC全网试验分析

结合西北电网机组一次调频及AGC全网试验情况,对火电机组一次调频及AGC试验中存在的技术问题进行了较为系统、全面的阐述和分析,对一次调频及AGC涉网技术管理工作提出相应的建议。通过试验发现不同电厂机组一次调频性能差异很大,部分机组一次调频性能不能满足电网运行要求,需进行优化和完善。试验结果表明并网机组投入一次调频和AGC功能可显著提高电网频率稳定陛,改善电网频率动态品质。     

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。     

一种双馈风电机组一次调频协调控制策略研究

针对风电机组不主动参与系统一次调频的问题,分析风电机组转子动能控制与桨距角调频的控制原理与技术特点,利用2种调频方式在响应与支撑时间上的互补关系,提出一种转子动能与桨距角协调控制的组合调频方法,优化限功率状态下风电机组一次调频性能。设计风电机组一次调频曲线,并进行一次调频控制系统设计。搭建某2.0 MW双馈风电机组Bladed+Matlab联合仿真模型,进行一次调频全过程动态仿真,验证控制策略的正确性与有效性。在2.0 MW大容量机组上进行现场试验研究,试验结果支持理论分析和仿真结果。     

660 MW超临界火电机组汽轮机及其调速系统精细化模型研究和应用

为了解决典型模型适用性差的问题,针对某660 MW超临界火电机组,通过优化调速系统模型,并考虑机组流量特性和主蒸汽压力变化对一次调频特性的影响,搭建了汽轮机及其调速系统的精细化数学模型。采用典型模型和精细化模型对机组20%,40%,50%额定负荷下的一次调频响应过程进行仿真,将仿真结果与实测数据进行对比。结果表明：在不同工况下,精细化模型能更准确地反映机组一次调频功率的响应特性、机组流量指令响应特性和主蒸汽压力响应特性,并提出判断模型是否能正确反映机组一次调频特性的原则,对汽轮机及其调速系统模型的优化和改进具有一定的指导意义。     

基于贝叶斯优化的LSTM火电机组一次调频能力辨识方法

提升火电机组的一次调频能力辨识有助于辅助电网的调度,保证电网的安全稳定运行。提出一种基于贝叶斯优化算法(Bayesian optimization, BO)的长短期记忆网络(long short term memory, LSTM)一次调频能力辨识方法,实现火电机组的一次调频能力精确建模。首先对机组机理及参数之间的相关性进行分析,确立模型的输入特征变量,再利用贝叶斯算法对LSTM网络结构进行优化,得到一次调频能力辨识模型。以某600 MW燃煤火电机组为研究对象,将该模型与传统BP神经网络模型、未优化LSTM网络模型进行对比。结果表明：所提出的网络模型均方根误差分别降低了66.51%和34.83%,具有更高的模型精度。     

模糊控制优化下的混合储能系统辅助燃煤机组调频仿真北大核心CSCD

在新能源并网容量日益增多的背景下,提高燃煤火电机组的调频能力是满足目前电网新能源消纳调频需求的主要途径之一。对此,利用由飞轮储能与电化学储能组成的混合储能系统辅助火电机组提高调频性能是重要的技术手段。本工作针对600 MW供热机组,在Matlab/Simulink中构建混合储能系统辅助燃煤火电机组调频的仿真模型,并对提出的控制策略进行仿真验证。结果表明,机组耦合混合储能系统能有效减少电网频率变化量,降低汽轮机输出功率波动,稳定主蒸汽压力;针对混合储能系统中的功率分配系数,利用模糊控制策略进行优化,发现模糊控制策略能够在连续的充/放过程中,使混合储能系统保持良好的功率变化适应性。     

1000MW超超临界火电机组一次调频控制与优化

由于电网组成机构的变化,对电网的稳定性也提出了更高的要求,电网频率直接影响着供电质量。一次调频作为电力系统中维持功率供需平衡的重要措施,是保证电力系统频率稳定的主要途径,因此优化控制方式,可以提升供电质量,同时也是机组并网安评的重要指标。本文主要分析1 000 MW超超临界火电机组一次调频原理,识别一次调频重要参数,以提升火电机组运行效率为目标,探索科学的一次调频控制与应用策略,避免机组陷入故障,优化机组一次调频性能,以此来实现保证机组负荷满足电网需求。     

基于广义预测控制的风电场调频控制策略研究

为降低通信延迟对风电参与二次调频时频率稳定性的影响,提出一种基于系统辨识理论和广义预测控制算法控制风电机组参与电力系统二次调频的控制策略.首先,建立考虑通信延迟的单区域互联电力系统二次调频模型.其次,通过利用变遗忘因子递推最小二乘算法(FFRLS)进行在线辨识,建立单输入单输出被控系统的差分方程的受控自回归滑动平均模型...     

基于QPSO-LSTM网络的火电机组一次调频能力建模

为了提升火电机组一次调频能力,提出一种基于长短期记忆网络(Long Short Term Memory Network, LSTM)与量子粒子群算法(Quantum behaved Particle Swarm Optimization, QPSO)的一次调频能力计算方法。将负荷指令、机组实发功率、主蒸汽压力、汽轮机总阀位开度和发电机转速作为特征变量,基于某600 MW燃煤火电机组调峰运行工况下的实际数据,构建一次调频能力计算模型。利用QPSO算法优化模型隐含层节点数、训练次数和学习率,解决了因网络结构及模型参数的不确定性产生的精度问题,并将该模型与传统的神经网络模型进行了对比。结果表明：本文所提出的方法具有更高的模型精度,从而能够为机组一次调频能力的限制因素分析和调频性能的优化提升提供模型基础。     

直驱风电系统自适应惯量和一次调频协调控制策略

提出一种直驱风电系统自适应惯量和一次调频协调控制方法：构建了基于运行曲线偏移的频率支撑统一控制框架。该框架首先根据电网对风电场的调频需求以及直驱风机控制结构,确定风电机组的运行曲线簇;进一步通过引入运行曲线偏移机制并结合df/dt前馈环节,实现对电网的频率支撑。该方法可将直驱风电系统的惯量支撑以及一次调频支撑集成在一起,风电场自适应选择合理的风力机功率跟踪曲线,实现电网调频需求,尽可能减少因调频控制导致的风能利用效率的降低,同时还可削弱惯量响应过程中原控制系统外环对df/dt前馈控制环的抵消作用。最后基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了分析结果和所提方法的有效性。     

基于区域控制偏差的电池储能参与电网二次调频的容量配置方法

文章以电池储能系统参与电力系统二次调频为研究对象,提出了一种基于小波变换的储能参与电网二次调频容量优化配置方法。区别于传统容量配置方法中储能系统和火电机组采用定比例功率分配方法,该容量配置方法采用小波变换对初始区域控制偏差（Area Control Error,ACE）信号进行分解重组和再分配,将高频信号分配给储能系统,将低频信号分配给火电机组;然后建立储能参与电网调频的成本-效益模型,分析不同重组点下的调频效果指标和净效益,得出最终的容量配置结果;最后,基于实测的ACE信号验证了配置结果的合理性和有效性。     

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。     

电网遭受扰动后水电机组一次调频对电网频率的影响

当系统有功不平衡时,要求并网机组都能参加一次调频,长期以来水电机组都作为最可靠的一次频率调节机组,但是往往电网中某个地区正处在大检修期间或者该地区正处在枯水期等等,这些原因限制了该地区能够投入的一次调频容量,而水电机组的死区较火电偏大,且不同水电区域存在明显的水流惯性差异。针对这些问题建立了水火电机组互联的两区域互联系统,研究电网在受到负荷扰动后的频率品质。     

风电调频能力的潜力分析

随着风电并网装机容量的增加,充分挖掘风电调频潜力对提高电网稳定性和电网吸纳风电能力至关重要。通过分析134台风电机组的风电场运行数据,从短时间能量释放的角度,在风电火电协同场景下开展风电调频能力的分析。结果表明：火电调频具有0～30 s能量释放不及时的缺点,燃料投入的可控使其具有持续调频的优点;风电调频能量随输出功率和机组投运台数的增加而增加,风电调频具有0～30 s快速响应的特点;风电0～30 s调频能量释放潜力涵盖了电力系统小幅频率波动和大频差扰动调节时间尺度,能够弥补火电0～30 s能量释放不及时的缺点,降低大频差扰动频率下降幅度;风电火电协同运行场景下,风电调频能量随供电率的增加而增加,其0～30 s调频能量大于火电,协调运行可优势互补,具有较大的调频潜力。     

储能-火电联合一次调频的双层控制策略

针对储能系统参与一次调频造成储能电池寿命损耗的问题,提出一种储能-火电联合一次调频的双层控制策略,通过改进鲸鱼算法对单位调节功率和分配系数进行寻优,在减少储能寿命损耗的同时提高调频效果,最后搭建储能火电一次调频仿真模型。仿真结果表明：在连续负荷扰动工况下,本文提出策略的储能寿命损耗比固定下垂控制和变系数下垂控制分别减少61.1%和32.8%,频率偏差均方根分别比固定下垂控制、变系数下垂控制和无储能减少40%,100%和150%。