构网型储能提升系统电压稳定作用研究∗

为了满足偏远地区负荷增长需求,需从电网规划、电源建设等多角度挖掘系统供电能力提升潜力,而传统 的加强网架建设等方案存在输电走廊征地困难、实施周期长等问题,亟需寻找建设速度快、提升效果好的解决方案. 构网型储能具备类似常规同步电源的支撑能力,可有效提升系统短路容量、受电能力.首先研究构网型储能基本原 理,比较其与常规跟网型储能的区别,并建立构网型储能仿真模型.在此基础上,研究其提升系统电压稳定性作用机 理.结合某地区电网应用场景,研究构网型储能提升静态稳定极限和暂态电压稳定水平的应用效果.分析结果表明, 构网型储能可有效应用于解决受端系统受电能力缺口问题.     

储能安全标准研究及储能在构网型新场景中的应用

在储能产业快速发展和储能电站装机容量不断提升的同时，国内外的储能安全事故频发，储能安全成为制约储能大规模发展应用的关键因素。首先对国内外电化学储能电站发生安全事故的原因进行了总结，然后分析了国内外安全标准发展现状，并重点介绍了两项权威的国际储能安全标准。针对新型电力系统高比例可再生能源和高比例电力电子设备的“双高”背景下面临的多种问题，对比了构网型（grid-forming,GFM）和跟网型（grid-following,GFL）控制技术的特点，并列举了国内外典型构网型储能示范工程，针对储能在构网型新应用场景中可能存在的安全风险，提出构网型储能系统的安全防护建议，以期为储能安全标准体系建设及储能在新场景中的应用提供有价值的参考。     

构网型储能支撑新型电力系统稳定运行研究

建设以新能源为主体的新型电力系统是实现“双碳”目标的关键。由于新能源存在一定波动性,且系统在同步发电机被替代后缺少稳定惯性支撑,易导致系统不能稳定运行,因此构网型储能应运而生。其可代替同步发电机实现对电网支撑,保障系统稳定运行,故在新型电力系统中有广阔的应用前景。基于此,文中首先对构网型和跟网型储能变流器做出对比,为新型电力系统做出选型,通过对两者的比较说明构网型储能技术更适用于新型电力系统;其次,讨论构网型储能在新型电力系统中的定位及在其中的作用;最后从暂态过程、短期动态和长期动态三方面对构网型储能发展进行展望,为未来新型电力系统更好地建设提供思路。     

分布式储能参与电网降损场景的方法研究

为促进储能的推广应用,充分挖掘其在电网中的潜在应用场景,对基于电网应用的储能降网损方法展开研究。基于电网网损的产生机理,结合储能系统的有功、无功四象限运行特性,提出利用储能降低电网网损的方法,提炼效果评价指标,并基于此,利用灵敏度分析方法,就储能充放有功和无功功率对电网的影响进行仿真分析,分析并探讨储能的作用布点原则;最后,以某IEEE 9节点电网为例,通过仿真分析验证该方法的有效性和可行性。     

构网型中压直流直挂储能研究

提出一种构网型直流直挂储能技术,实现储能单元直接接入中压直流母线,同时采用构网型控制策略,可向电网提供转动惯量,对电网进行有功与频率支撑。对构网型中压直流直挂储能的各主要设备的控制策略展开了分析,并提出了一种中压直流储能系统的控制架构设计。最后,仿真与现场试验结果验证了所提系统及策略的正确性和有效性。     

构网型储能系统现场调试平台电网扰动控制策略研究

为了开展用于新型电力系统的储能电站构网型性能调试，文中开发了适用于构网型储能系统的移动式调试平台。论文提出了适用于高电压等级构网型储能系统调试的35 kV四象限功率单元拓扑结构，在基于跟网型储能调试系统控制策略的基础上，提出了适用于构网型储能系统调试平台的复合控制策略，满足了新型电力系统构网调试的快速响应需求；结合现场调试，对复合控制策略的控制特性进行了分析，验证了构网型储能系统调试平台系统和所提复合控制策略的有效性；在百兆瓦级储能电站，现场测试了所设计的移动调试平台构网型功能，首次在电站调试中实现了惯量调节、一次调频等运行工况，试验结果表明，文中所提出的调试平台保持惯量支撑调试过程中的电压稳定，降低了一次调频过程中调试电源的电流波动，通过移动式调试平台实现了快速输出幅值、频率和相位的能力。     

辅助风电并网的构网型储能控制策略研究

随着能源转型的深入,风光等可再生能源大规模替代传统能源发电并网,电力系统结构发生很大的变化,导致电网惯性变低、稳定性变弱。另外,风力发电功率的波动性将导致电力系统调度困难。因此,在风电并网系统中增加构网型储能系统,并给出构网型储能系统的控制策略,进而围绕风电并网的稳定性以及电压跌落故障,对构网型储能系统增加前后风电并网波形进行对比分析,验证了构网型储能系统可以大大提高风电并网的稳定性,并且对电压跌落故障有很好的抑制作用。     

基于随机规划理论的电网侧储能配置方法研究

针对新能源消纳需求下的电网侧储能配置问题,提出一种基于随机规划理论的电网侧储能配置辅助决策方法。该方法首先通过对新能源出力场景随机样本的聚类分析建立储能配置需求典型随机场景集;然后通过新能源并网生产模拟,分析各随机场景下的储能配置需求;最后根据各典型随机场景的概率分布及其储能配置需求,并考虑实际工程中的备用和可靠性指标要求确定电网侧储能配置推荐方案。基于IEEE 30节点系统进行了案例分析,验证了方法的正确性和有效性。研究表明:该方法能够很好地量化新能源消纳需求下的储能配置随机场景,实现电网侧储能的优化配置,对提高电网侧储能配置的决策水平,促进新能源消纳具有积极作用。     

中国电网侧储能在典型场景下的应用价值评估

中国高度重视储能发展,电网侧储能是实现储能规模化发展的重要途径。结合储能技术经济特性和电力系统需求,提出中国电网侧储能应用的几点总体认识。电网侧储能应在能源电力规划中统筹考虑,综合衡量安全效益、经济效益和社会效益,优化总量规模、分区布局和技术类型。针对保障安全、保障输配电功能、降低网损、提高新能源利用水平等典型场景,开展电网侧储能典型案例的应用价值和经济性研究。研究结果表明：抽水蓄能作为系统级的调节手段,应保持一定规模;电化学储能作为一种电网元件,目前成本仍然比较高,仍须通过统筹规划,提高应用经济性,未来规模化发展需要依赖市场。     

微网中储能技术比较及应用

现有的研究和实验表明,微网是将分布式能源并入电网的有效途径之一,可与大电网互为支撑.首先分析了微网中的储能装置的作用:不仅可以提高分布式发电利用率,还可有效保障供电可靠性,改善电能质量,提高系统稳定性;然后介绍了飞轮储能、蓄电池储能、超级电容器储能和超导储能等各储能技术的性能和优势,和它们在国内外微网研究中的应用现状;最后结合微网对储能装置的要求展望了各储能技术的应用前景.     

考虑储能电池参与一次调频技术经济模型的容量配置方法

规模间歇电源并网引起的电网频率问题,导致对引入储能辅助调频的研究越发迫切。提出一种考虑储能电池参与一次调频技术经济模型的容量配置方法。阐述了储能电池功率和容量设计的通用方法;通过分析储能电池在调频运行过程中的成本和效益,基于全寿命周期理论,运用净现值法结合仿真模型构建储能电池参与一次调频的技术经济模型;设计了一种储能电池参与一次调频的充放电策略,在此基础上,考虑受风电出力波动影响的电网综合负荷,从与之对应的电网频率信号波动特性出发,在确定的电网调频及储能电池运行要求约束下,得出调频效果最优、经济性最优以及两者综合最优目标下的储能电池容量配置方案。仿真结果表明了该方法的合理性及有效性。本研究有助于推动储能电池在辅助调频服务上的示范与工程化应用。     

基于UPFC/BESS的大电网新能源系统功率波动柔性跟踪控制研究

随着新能源发电技术的快速发展,对大电网新能源系统灵活交流输电技术提出了新的要求。为了解决大电网新能源发电波动性、间歇性及负荷突变等引起的功率波动和电网稳定问题,提出了一种新型基于蓄电池储能系统(battery energy storage system,BESS)接入的统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)装置。建立了含风电、光伏发电和UPFC/BESS的大电网新能源系统数学模型,基于广域测量系统(wide area measurement system,WAM S)技术设计出UPFC/BESS关于抑制新能源电力功率波动的柔性跟踪控制方法,该方法使储能装置柔性交换系统的有功功率和无功功率,消除了有功波动对节点电压的影响。基于PSCAD/EMTDC平台的仿真结果表明,UPFC/BESS具有较强的有功调节控制能力,能够快速抑制大电网新能源接入系统的负荷与电源功率波动。     

电池储能系统用于改善并网风电场电能质量和稳定性的研究

建立了基于等效电路的电池储能系统和基于异步发电机风力发电系统的整体动态数学模型,设计了相应的控制策略,并以随机风和电网大扰动为例,采用电池储能系统对并网风电场的电能质量和稳定性问题进行仿真。结果表明采用该控制策略的电池储能系统可很好地改善并网风电场的电能质量和稳定性。     

大容量电池储能系统实时数字仿真测试技术研究

为了全面测试南方电网公司自主研发即将在深圳投运的大容量电池储能系统,在深入了解大容量电池储能系统控制策略、保护功能及高级应用功能的基础上,对大容量电池储能系统实时数字仿真（RTDS）测试关键技术进行了研究。结果显示：大容量电池储能系统的RTDS测试的技术难点主要在于测试方案研究、建模规模评估及具体的系统建模等;蓄电池组及PCS部分建模是大容量电池储能系统的RTDS测试平台构建的关键环节;所建议的模型能反映大容量电池储能系统的RTDS控制特性,可对其功能及动态特性进行试验研究及验证。     

基于SOC调整的光伏电站储能系统调控策略

光伏（PV）发电输出功率具有波动幅度大和随机性强的特点,大规模并网光伏电站需要电池储能系统（BESS）对输出功率波动进行平滑抑制,以降低对电网的冲击。提出了一种衡量不同BESS控制策略抑制PV功率波动能力的评价指标,针对现有基本功率平滑控制策略的不足,提出基于电池荷电状态(SOC)调整输出的储能功率控制策略。通过调节BESS输出功率,对PV输出功率中较高频段波动成分进行补偿,并且在储能电池荷电状态（SOC）偏高/低时对输出功率加以自适应调整,在不削弱补偿效果的前提下,将SOC维持在正常范围内。仿真结果表明所提方法在光伏输出波动剧烈时仍有较好的平滑效果,并且对电池容量的需求较小。     

基于电池储能的MMC-HVDC系统的建模与仿真

由于交直流混联电网中的交流系统和直流系统之间存在有功功率耦合,因此基于模块化多电平换流器(MMC)的高压直流输电(HVDC)系统无法完全隔离故障时交直流侧之间的相互影响。文中提出将基于电池储能系统(BESS)的MMC应用于HVDC系统以实现交直流侧功率解耦控制的方法。首先分析了基于BESS的MMCHVDC系统的基本结构和工作原理。然后,基于数值积分和嵌套的快速仿真方法,推导了基于BESS的子模块和基于BESS的MMC换流器的戴维南等效电路。最后,搭建了±400 k V的两端MMC-HVDC系统对所提建模方法和系统的解耦效果进行了验证。结果表明,基于BESS的MMC-HVDC系统交流侧有功功率和直流侧功率可以彼此解耦,在交流或直流故障期间可以保持功率的正常输送。     

用于平抑可再生能源功率波动的储能电站建模及评价

针对可再生能源(大型风电场和光伏电站)电站侧蓄电池储能电站(BESS)平抑随机输出功率渡动的功能定位,建立了基于钠硫电池的储能电站动态性能分析与评价模型.根据电网对可再生能源功率输出的不同要求和蓄电池自身运行约束,提出了BESS动态充放电控制策略和2种运行优化目标,建立了不同的评价指标,以便从各种角度对BESS的动态效...     

大容量电池储能系统PCS拓扑结构研究

适应风力、光伏等新能源的发展,大容量电池储能系统研发十分必要,而能量转换系统PCS是电池储能系统的一个重要组成部分。为此介绍了两种主要的PCS拓扑结构,并对研究争议较大的DC/DC环节的结构、特点进行了比较分析,结论为:含DC/DC、DC/AC环节的PCS装置的电池储能系统适合于配合新能源的接入;隔离型或非隔离型DC/DC变流器各有优缺点,可视具体情况加以选择;各种复合型DC/DC的拓扑结构的特性及应用研究是大容量PCS装置研发的重要方向。     

基于模糊控制的电池储能系统辅助AGC调频方法

针对AGC控制中火电机组响应时滞长、机组爬坡速率低的问题,提出了一种基于模糊控制策略的电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)辅助AGC调频方法。该方法以区域控制偏差(Area Control Error,ACE)及其变化率作为模糊控制器的输入量,BESS的参考功率变化量作为输出量,根据系统的运行状态调节BESS输出功率,辅助火电机组改善电网的动态调频性能。基于Matlab/Simulink平台的仿真结果表明,BESS能够迅速响应负荷扰动,减小了系统频率偏差和联络线功率偏差,降低了系统的超调作用,有助于提高电网AGC调频能力和增强系统的稳定性。     

变电站扩容和电池储能系统容量配置的协调规划方法

充分考虑电池储能系统（BESS）的充放电效益对变电站扩容建设的推迟作用,建立了变电站扩容建设和BESS容量配置的协调规划模型。新模型基于一个含风电场的典型地区配电网络及其日负荷曲线,考虑了购电费用和BESS与变电站扩容的综合投资运行费用目标,同时还考虑了BESS的充放电特点和网络的安全约束。其中对于变电站扩容容量包含给定待选与连续可调两种情况。该模型是一个多时段非线性规划问题,在变电站扩容容量为给定待选的情况下还包含整数变量,需将其转换为含互补约束条件的连续优化问题,再采用原对偶解耦内点法将其解耦为单时段优化问题进行协调迭代求解。算例结果表明该方法可以有效减小电网的扩容投资,并实现储能系统容量的优化配置。