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。     

基于负荷预测的储能功率分配优化策略

针对目前电力系统调峰、调频储能电站容量有限的情况,文章提出了一种基于负荷预测的储能电站调峰、调频功率分配策略。首先建立了基于遗传算法(Genetic Algorithm,GA)优化BP神经网络的负荷预测模型,对电力系统中的负荷进行精准的预测,为储能电站参与调峰、调频提供计划调度参考;在此基础上,计及储能电站参与调峰、调频辅助服务的收益以及成本,建立储能电站参与调峰、调频功率分配经济模型,并利用粒子群算法对其进行优化求解,确定储能电站最优分配结果;最后,基于MTALAB仿真平台,验证了所提功率分配策略的有效性。     

计及SOC均衡的电池储能参与电网一次调频自适应控制策略研究

文章针对电池储能一次调频控制策略的优化,结合虚拟下垂与虚拟惯性控制的性能优势,建立电池储能系统一次调频综合控制模式,同时兼顾频率调节需求与SOC保持效果。基于效用曲线设计储能单元自适应控制规律,对储能出力进行优化调节,并进一步计及储能系统内各单元SOC差异状况,设计均衡控制环节,通过功率输出的二次修正,实现各单元调频责任的合理协调。最后,基于仿真模型验证所提自适应控制策略的有效性。     

Analysis of equalization technology of series lithium-ion battery pack based on power frequency modulation

近年来,锂离子电池在储能电站调频领域得到了飞速发展。为满足调频电站的电压和功率要求,需将大量电池单体进行串联,如此产生的电池组串联不一致性问题,以及调频过程中高倍率和频繁切换充放电状态对不一致性程度的加剧,严重影响电池组的使用寿命和安全性能。针对上述问题,本文基于调频储能串联锂离子电池模组不一致性问题的形成原因,归纳分析用于改善电池组串联不一致性问题的均衡技术和均衡策略。其中,均衡拓扑结构按能量流向角度进行分类梳理,均衡控制策略则基于均衡的不同目标进行优劣分析。在此基础上对锂离子调频电池模组均衡技术的发展趋势进行展望。     

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。     

基于模糊控制的储能参与一次调频综合控制策略

针对储能调频控制模式间以临界值方式直接切换造成功率跃变及储能荷电状态（SOC）过高过低,储能出力受限问题,提出一种基于模糊控制的储能参与的一次调频综合控制策略。首先,分析储能虚拟下垂、虚拟惯量和虚拟负惯量控制参数对系统频率响应的影响,确定各控制参数调频优势和稳定变化范围;其次,设计含虚拟负惯量控制的模糊控制器,实现控制模式之间的平滑切换和优势互补,加快频率恢复;最后,采用logistics函数设计SOC反馈控制策略和SOC自恢复控制策略,使储能容量得到更好的保持,提高储能的调频能力。仿真实验验证了所提策略的有效性。     

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。     

国外电网侧储能电站参与调频辅助服务市场的机制经验及对我国的启示

储能是高比例可再生能源电力系统稳定安全运行的重要支撑技术之一,中国调频辅助服务市场规则设计应考虑储能参与.本文概述了电网侧储能技术的调频现状,并介绍了储能为电网提供调频辅助服务具备响应时间快、调度性能好的优势,并以美国、澳大利亚和英国的调频辅助服务市场为案例,介绍了储能调频的现状,分析了国外典型调频辅助服务市场设定的适用于电网侧储能电站的规则,包括电网侧储能电站作为市场主体参与调频辅助服务市场的市场准入门槛、参与方式和价格机制;比较了不同电力市场对于电网侧储能参与调频辅助服务市场的设计的差异及其对储能参与调频辅助服务市场的影响.调研了我国电力市场建设现状,通过对比分析了我国储能参与调频辅助服务市场存在大多数地区储能的市场主体地位不明确,大部分允许储能参与的市场容量准入限制为世界典型国家限制的2倍或以上,部分地区调频收益下限过低难以反映储能调频的容量价值等不足.参考国外经验,在合适的机制设计下,我国储能调频容量需求可超过6 GW,调频辅助服务市场设计应明确赋予储能市场主体地位,随市场建设和技术发展适时降低准入门槛使分布式小容量储能参与提供调频服务,价格机制设计两部制价值以反映储能调频的容量价值并保障储能调频最低收益.     

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%。     

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。     

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。     

脉冲负载下电网储能电池最优容量配置方法研究

针对传统脉冲负载下电网储能电池容量配置方法调频能力差、频率波动大的问题,研究了一种新的脉冲负载下电网储能电池最优容量配置方法。分析脉冲负载下电网储能电池多角度最优容量,判定储能电池的容量、有效功率、充放电速率,研究储能电池最优容量倍率特性,对脉冲负载下电网储能电池参与脉冲负载下电网进行两次调配,进而去除调频死区,实现电网储能电池最优容量配置。与传统方法进行实验对比,结果表明,研究的最优容量配置方法在负载脉冲下具有很强的电网调频能力,调频频率波动更小,为电网储能电池最优容量配置方法提供有利科学依据。     

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。     

基于粒子群算法的储能电站经济优化调度策略

储能电站的功率分配方案直接影响其调度成本,合理的功率分配方案是保障电站运行经济性的基础。为了合理有效地进行储能电站功率分配,文章以单位周期内调度成本最低为优化目标,搭建了考虑电池容量损失的储能电站调度成本模型,并利用粒子群优化算法(PSO)寻求储能电站调度任务的最优分配方案。在保证完成储能电站调度任务的同时,最大限度地降低调度成本。案例仿真结果表明,文章所提出的PSO优化分配方案比传统等比例功率分配方案具有明显的优越性。当储能电站在传统调度方法下寿命终止(1 597次)时,PSO优化调度方法同比节约调度成本约19.7%,且在此基础上可继续工作370次,使储能电站的运行寿命延长23.2%。     

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.     

基于改进多目标粒子群算法的储能电站定容选址优化配置研究

电化学储能电站在高比例新能源电网中逐步得到了规模化应用,其优化配置策略很大程度上决定了其辅助电网调频调压的效果。为实现电化学储能电站的最优化配置,首先研究了高比例新能源下储能参与电力系统调频调压的控制策略,提出了基于变系数有功无功下垂控制方法。随后,建立了高比例新能源电网下储能系统参与电网调频调压的多目标优化配置模型。该模型以调频综合指标、调压综合指标和系统成本为优化目标,采用了改进型多目标粒子群算法对控制参数配置和储能系统选址定容结果进行优化配置。为避免数据的主观性,采用熵权法对所得到的多目标解集选出最优方案。最后,采用某市区域电网实际算例对储能进行优化配置,区域电网调压综合指标降低了9.2%,调频综合指标降低了25.1%,区域电网节点电压偏差和频率偏差均显著降低,调压和调频效果得到了提升,验证了本文所提出储能定容选址配置方法的有效性和优越性。     

水电机组一次调频理论积分电量计算方法

2019年西南地区异步联网后,水电机组一次调频能力受到巨大考验,电网频率波动明显增大,电站一次调频动作次数呈10倍增加,导致一次调频考核合格率大幅降低。研究发现当前电网考核机组一次调频理论积分电量计算方式存在一定不足,即一次调频理论电量与电网频率呈正比关系,但实际水轮发电机组一次调频调节速率受PID参数、控制系统机械调节速率及水轮机水流惯性时间常数的影响,功率变化速率较慢,一次调频理论积分电路与实际功率变化偏差较大,导致水电机组一次调频考核不合格率大幅增加;对水轮发电机组调节系统整体建模,并根据实际情况合理简化得到简单准确的一阶模型,通过对简化模型的传递函数拉氏反变换得到指数函数,由此计算水电机组一次调频理论积分电量,实测对比证明采用指数函数计算一次调频理论积分电量准确度高,符合水电机组一次调频调节规律。     

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。     

乌溪江水力发电厂一次调频

阐述了一次调频功能的具体实现方法.通过在调速器程序中设定一次调频专用参数,实现机组自动转入一次调频运行,加快响应时间、增强调节能力,并采用机组接收二次调频信号时将一次调频功能迅速退出,在新的工作起点稳定运行的方法,协调了一次调频和二次调频相互辅助、相互制约的关系.实际运行表明,水电厂一次调频功能的投入对保持电网频率稳定、确保供电质量有着至关重要的作用.