考虑频率响应过程的风储联合调频策略及储能系统优化配置方法

风能接入电网后会对系统频率产生负面影响,制定合理的风储联合调频策略可以减小风机并网引起的频率波动.为了准确分析风储联合调频策略的经济性,首先结合电网、风机与储能系统特性,考虑电网与风机的惯性后对风储联合系统进行建模,模拟了风储联合调频时的频率响应过程.然后确定调频功率、风功率及系统频率的关系,结合调频效果确定调频系数,并改进了备用容量的配置策略与调频功率的分配策略.最后以调频成本最小为目标建立了优化模型,使用粒子群优化算法对储能系统的最优配置进行求解.算例结果表明,采用的风储联合调频策略及储能系统优化配置可以有效降低调频成本,提高风储联合系统的经济性.     

基于非参数核密度估计法的光储系统容量优化配置

储能技术有助于缩减光伏功率输出的预测误差,并可以提高光伏预测输出作为电力系统调度参考的可靠性.为此,提出基于光伏功率预测误差分布,提出了一种光储系统容量配置方法.利用Markov链和持续法的组合预测模型实现了光伏功率超短期预测,依靠储能系统弥补实际光伏发电功率与预测功率的预测误差.根据非参数核密度估计法建立了光伏功率预测误差分布模型,由日最大绝对能量的累计分布函数给出储能系统的总体容量配置,实现储能系统的整体容量规划.通过对某20 MW(峰值)光伏电站实测数据仿真分析可知,在满足95％储能容量的日需求下,储能配置容量为9MWh.所提出的方法为光伏电站合理配置储能系统提供了理论依据,使光伏电站具备更好的可调可控能力.     

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。     

基于多态不确定性全时序仿真的微电网可靠性评估与规划

针对离网型光储(photovoltaic-energy storage system, PV-ESS)微电网的多态不确定性特征给可靠性评估和可靠性规划带来的挑战,提出了基于多态不确定性全时序仿真的可靠性评估方法及设备容量优化配置方法。首先,研究了离网型光储微电网系统的多态不确定性及其概率仿真模型,采用"故障-修复"时序模型模拟微型燃气轮机(micro turbine, MT)组设备的寿命过程,采用Beta分布密度函数模拟计及寿命特性的光伏电源出力特性,计及时变特性和随机波动特性建立了负荷综合时序模型,并建立了考虑运行约束的储能系统充放电模型。其次,综合概率指标、频率与持续时间指标定义了微电网可靠性指标体系,以可靠性最优为目标提出了电源调度与负荷削减策略,开发了基于多态不确定性全时序仿真的可靠性评估程序。最后,以改进的RBTS BUS6 F4馈线系统为运行场景,通过算例分析研究了微型燃气轮机、光伏、储能系统容量及功率对微电网可靠性的影响。计算结果表明:增加微型燃气轮机的容量可以持续提升可靠性水平,增加光伏容量对概率指标具有改善作用,但对频率和持续时间指标呈现非单调特性。根据光伏容量对可靠性指标灵敏度的影响,提出计及可靠性需求的MT-PV容量综合优化配置方法。可靠性指标在储能系统功率与容量坐标系内存在阶梯/饱和效应,通过定义和计算期望冗余功率可快捷、准确地确定储能系统(energy storage system,ESS)功率饱和区与ESS容量饱和区的边界功率值,形成可计及阶梯/饱和效应的ESS功率与容量配置方案。     

提升电网惯性与一次调频性能的储能容量配置方法

风电、光伏等新能源机组取代同步发电机组接入电网,使电网的惯性和一次调频备用容量下降,电网频率的暂态稳定性也随之下降。针对这一问题,通过分析储能控制器系数与电网频率动态之间的关系,提出了一种定量配置储能的方法。该方法能够维持新能源机组取代传统机组接入前后,系统惯性大小以及一次调频能力不变。同时,针对新能源机组输出功率的波动性会导致承担的负荷低于装机容量的问题,文章进一步根据新能源电站历史输出功率数据,通过设置置信水平的方式来确定储能容量大小,从而提升储能配置的经济性。仿真结果表明,所提储能配置方法能够定量补偿电网的惯性大小和一次调频备用容量,有效提升电网频率的暂态稳定性。     

辅助火电机组AGC调频的混合储能容量配置优化

面对大规模能源转型带来的电力系统频率安全挑战，火电机组独自承担二次调频能力不足，储能技术的发展为解决频率安全问题提供了解决方案。提出由飞轮储能阵列和锂离子电池组成的混合储能系统来辅助火电机组的二次调频，以火电机组负荷和AGC指令偏差作为混合储能系统的充放电功率指令，基于改进完全集合经验模态分解方法(ICEEMDAN)将功率偏差分解后得到高低频分量，建立混合储能辅助火电机组AGC调频的经济性评估模型，以年均收益最大为目标进行求解，得到混合储能系统的最佳容量配置，验证了所提混合储能系统容量配置优化方法的有效性。     

基于光伏电站场景下的梯次电池储能经济性分析

大规模可再生能源并网时,通过配置储能系统平抑功率波动,可以实现能量的平稳转移。以某光伏电站为应用场景,分析梯次电池储能在平抑光伏功率波动这一应用模式下的优化规划并评估其经济性。建立光伏电站储能系统优化规划和经济性评估模型,以满足并网波动率限制下储能容量成本最小为目标函数,采用人工鱼群算法进行优化求解,并通过对比常规储能系统评估梯次电池的经济性。选取相关算例进行分析,结果表明模型具有一定的合理性和有效性。     

光储协调互补平抑功率波动策略及经济性分析

为提高光储型电站的综合经济性,降低储能的容量配置,提出了采用光储协调互补方法来平抑光伏并网功率波动的策略,通过动态调整光伏的最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)工作点来平抑大幅度的功率波动,此外通过储能的快速充放电来平抑幅度较小、变化较快的功率波动。通过光伏和储能的协同作用,既能将光伏功率波动抑制在电网允许范围内,又可减少储能系统的容量配置、降低储能系统的使用频率。建立了5个方面的指标用于评价平抑后的光伏功率波动性、储能的投资和运行费用,并以某光伏电站的实测数据对所提策略进行了仿真,结果验证了所提策略的正确性。此外,通过与常规的平抑光伏功率波动方法对比,结果表明:所提方法能够减少对储能容量配置的需求,延长储能的使用寿命,提高光储型电站的综合经济性。     

风储联合调频下的电力系统频率特性分析

风电高渗透率下,电力系统对风电场频率调节能力提出了技术要求.考虑风机惯性控制和变桨距控制的频率响应能力,提出将储能与风电自身调频手段相结合,参与系统频率调节.利用储能的柔性控制作用,弥补风电机组自身惯性控制时间短和变桨控制响应慢的不足,提高了电力系统频率稳定性.在风电场和储能系统频率特性模型的基础上,建立了风储联合调频下电力系统的频率特性模型,对比分析了风电调频、储能调频和风储联合调频下的电力系统频率特性,以及储能的容量配置需求.算例分析表明,风储联合调频需求的功率和容量仅为储能单独调频的67％和11.1％,降低了储能配置成本,提高了储能参与风电调频的经济可行性.     

考虑光伏电站高渗透接入的火电机组一次调频参数优化

随着局部地区光伏并网容量的增加、光伏电站渗透率不断增大,光伏波动对系统电压波动和稳定特性的影响逐渐凸显,可考虑应用火电机组良好的调峰调频特性来满足更高渗透率的光伏接入。首先,通过建立非标准工况下光伏发电系统模型,分析了光伏发电的功率输出特性,阐述了不同渗透率下,光伏出力波动对系统特性的影响机理;其次,通过仿真遍历测试的方法,依据响应性能差异对比,确定优化火电机组一次调频放大倍数和时间常数的整定原则,以提高光伏电站高渗透率的接纳能力;最后,对新疆喀什地区电网进行了实际仿真验证,结果表明优化火电机组的一次调频参数有助于系统接纳光伏电站后维持其稳定运行,为光伏并网规划提供了有力支撑。     

基于光伏电站的一次调频控制系统设计

光伏电站大规模接入电网系统,其容量占比越来越高,对电网运行带了极大挑战,迫切需要光伏电站呈现一种可调度性.同时,光伏逆变器的快速响应特性为光伏电站具备快速功率调控,支持系统一次调频功能提供了条件.在此提出场站级自动发电控制(AGC)系统与带死区延时的有功-频率下垂控制组成的协调控制技术,实现光伏电站参与电网的一次调频.最后,在陕西某光伏电站进行试验,通过频率扰动、AGC协调试验两种情况验证了一次调频技术的可行性与有效性.     

基于光伏逆变器的快速功率控制系统研究及应用

为使新能源功率输出能快速响应系统有功功率和无功功率平衡需求,文中提出光伏电站毫秒级功率控制的系统性方案。首先,基于光伏逆变器的功率快速交换能力,在光伏电站并网点直采电压、电流,实时监测并网点频率和电压变化,根据一次调频参数计算光伏电站有功出力。在此基础上,通过高速环网通信链路群控光伏逆变器进行有功出力,使得光伏电站具备一次调频能力。在无功功率控制方面,文中通过智能多状态序列判别算法实时计算光伏电站并网点对电力系统的阻抗,根据并网点电压波动实时群控光伏逆变器进行无功出力,使得光伏电站具备动态无功响应能力,从而完成光伏电站功率的快速控制。目前该系统已经在淮安金湖光伏电站中试点运行,现场试验数据说明应用文中提出的控制系统可实现一次调频响应时间小于0.15 s,动态无功响应时间小于30 ms的指标,验证了控制系统的有效性和可行性。     

考虑频率稳定的新能源高渗透率电力系统最小惯量与一次调频容量评估方法

随着新能源渗透率逐步提高,系统在大功率扰动下的频率稳定问题日益严峻,限制了系统新能源的消纳能力。为了合理规划新能源的接入容量,亟需对系统的最小惯量和一次调频容量进行评估。为此,针对大功率扰动下惯量响应与一次调频响应间的相互作用进行了研究。首先,以传统单机模型为基础,推导出了计及调频死区的频率响应过程表达式。然后,以扰动后的最低频率限值为动态频率稳定约束条件,建立了系统最小惯量与一次调频容量评估模型,估算了系统最小功频静态特性系数和最小惯性时间常数,计算并绘制了惯量响应和一次调频响应的功率曲线。最后,在DIgSILENT PowerFactory仿真软件中搭建了IEEE 10机39节点模型,验证了所提最小惯量与一次调频容量评估方法的准确性和研究价值。     

基于合作博弈的微网储能容量优化配置

合理配置储能容量在平抑清洁能源功率波动、辅助稳定电网频率等方面具有重要意义。针对含有风电、光伏发电的微网,兼顾储能设备参与电网一二次应急调频,利用储能空闲资源参与电网调频,同时考虑了微网的电量成本、投资维护成本等因素,以微网每天综合费用最低为优化目标,基于合作博弈建立微网均衡模型,利用粒子群和内点算法求解各微网最优容量配置。算例结果验证了模型与方法的合理性。     

兼顾可靠性与经济性的孤岛型光储微电网容量配置方法

可靠性和经济性是孤岛型光储微电网容量配置的2个重要参照,但不能同时最优.为协调二者矛盾,提出了一种兼顾可靠性与经济性的孤岛型光储微电网容量配置方法.该方法针对概率类、频率及持续时间类指标,从容量及功率角度进行了可靠性评估与经济性分析,对比研究了不同负荷点接入光储微电网的配置方案.结果表明:一定储能配置方案下,光伏容量的增加可优化概率类指标,但频率及持续时间类指标变化并非单调;合理的储能配置能进一步优化概率类指标,降低或平抑系统平均停电次数指标对微电网的冲击;在负荷水平较低处安装微电网可实现可靠性与总成本的最优折中.     

独立光伏系统中考虑小型压缩空气储能的容量配置

小型压缩空气储能是一种新型的储能方式,可与光伏配合组成独立光伏系统,基于用户对供电可靠性和经济性的双重需求,合理配置储能和光伏系统的容量,可促进储能和光伏产业的共同发展。在考虑负荷缺电率和能量溢出率2个指标的基础上,计及装置设备的初始投资成本、运行维护成本、残值和各部分收益,建立系统经济性模型,以年费用最低为目标,配置最优的光伏容量和小型压缩空气储能容量。结果表明,综合考虑负荷缺电率和能量溢出率,合理配置容量,可以保证系统供电可靠性和经济性。     

并网光伏电站的发电可靠性评估

太阳能光伏发电是继风力发电后另外一个被寄予厚望以代替传统发电的可再生能源发电技术。它异于常规电源的运行特性使得关于它的系统发电充裕度评估技术与传统方法有所不同。基于序贯蒙特卡洛方法,综合考虑影响光伏功率输出的主要因素:太阳光辐照度的时变特性、光伏面板的输出功率特性、环境温度的年度变化特性和光伏电站的配置等,建立了光伏电站的发电可靠性评估模型。在Matlab中编制程序,并将上述模型加入RBTS可靠性测试系统中进行仿真计算,评估增加光伏后的系统可靠性,同时在该结果基础之上对系统承载峰荷能力进行研究,从而给出并网光伏可靠性收益客观评价。     

光伏电站接入孤立电网的动态建模与稳定性分析

为了分析光伏电站接入孤立电网的可靠性和稳定性,开发了基于PSASP的光伏电站仿真模型及其储能系统控制策略。利用PSASP的用户自定义模型（UDM）,设计了完整的适于工程应用的光伏阵列模型、逆变器装置模型、MPPT控制模型以及蓄电池储能装置模型。分析了储能系统的工作原理,确定了蓄电池储能系统的容量配置方法和并网控制策略,并对实际孤立电网进行了仿真分析。仿真结果表明,在发生光照强度变化和三相短路故障的情况下,蓄电池储能系统能够维持电网的功率平衡以及并网点的电压水平,减小故障后的系统振荡,确保了孤立电网的稳定性,证明了该系统及其控制策略稳定可靠。     

储能参与一次调频的优化控制策略研究

浙江电网作为典型的受端电网,特高压直流的大规模接入和新能源渗透率的不断提高对系统频率稳定带来巨大挑战。通过搭建浙江电网统一频率模型,模拟浙江电网在负荷扰动下的系统动态频率响应情况。基于储能系统采用下垂控制方式参与系统一次调频,对比有无储能参与一次调频时的系统频率波动情况来分析储能的调频作用及效果。此外,提出储能的调频死区和调差率的优化选取方法,在不同工况下通过动态调整储能的调频控制参数,以提高储能的功能性和经济性。     

分时电价下企业光储系统的容量配置及优化运行

针对企业光储系统普遍存在的高用能成本问题,考虑光伏出力、负荷需求以及峰谷分时电价三者于不同时段的相关性对光储容量配置的影响,基于峰谷分时电价和储能荷电状态信息,以光伏出力和负荷实际大小为判断依据确定系统运行策略及容量配置原则。综合各组成部分成本和收益,建立以用能成本最低为目标的容量配置模型。采用遗传算法求解优化问题,得到光储最优配置容量以及优化运行策略。实例验证了模型的有效性,对系统灵敏度的分析表明,未来的光储系统规划还可根据分时电价及储能投资成本变化选择适宜容量的光储组合,具有实际工程价值。