基于一致性算法的直流受端电网分布式调频资源协同频率控制

直流受端电网中大容量直流功率的馈入和大量分布式光伏及储能经电力电子变换器接入,导致受端电网同步机电源逐渐被取代,系统等效惯量下降,严重影响了受端电网的频率特性。因此,挖掘电网调频资源、增加电网频率控制的灵活性十分重要。针对上述问题,基于一致性算法,提出了利用受端电网中配电网的分布式调频资源,包括分布式光伏、储能、柔性负荷等协同参与电网一次调频的分布式控制方法。该控制方法能够有效应对由于调频资源数量大而导致的计算难度增大问题,并可通过定时刷新分布式调频资源的运行状态并自适应计算频率响应系数,实现在故障发生时快速响应频率变化。通过对等效直流受端电网中配电网调频资源以不同控制策略参与频率调节的仿真对比分析,验证了文中方法对直流受端电网频率调节的有效性及经济性。     

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。     

呼辽直流孤岛运行方式下送端系统频率特性及控制策略

呼伦贝尔—辽宁高压直流输电工程在正常运行方式下断开伊敏3期电厂与伊敏1、2期电厂之间的联络开关,或送端交流系统因线路故障与东北电网失去电气联系时,将进入孤岛运行。研究了呼辽直流联网转孤岛和孤岛运行时的频率特性。通过发电机调频、直流频率控制模块以及相应的安稳措施提出了呼辽孤岛正常和故障运行方式下的频率控制策略。仿真结果表明,所提出的控制措施可以保证呼辽直流正常运行和故障情况下的系统稳定性。     

基于模块化多电平换流器的电池储能系统控制策略

针对基于模块化多电平换流器的电池储能系统,提出了电网电压对称运行和电网电压不对称运行情况的通用控制策略。其控制策略主要包括输出功率控制、电池荷电状态(SOC)均衡控制以及并网电流直流分量抑制。SOC均衡控制分为相间SOC均衡、桥臂间SOC均衡以及桥臂内SOC均衡。通过控制环流实现相间SOC均衡和桥臂间SOC均衡;通过调节各个子模块输出电压工频分量,实现桥臂内各子模块的SOC均衡。首先对基于模块化多电平换流器的电池储能系统的模型进行了详细分析;基于等效模型,提出了相应的控制策略。最后,通过仿真以及实验对所提出的控制策略进行了验证。     

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制策略下垂系数自适应优化与均衡调节控制方法,实现了储能电池参与一次调频的自适应调整与状态均衡,并基于含储能电池的区域电网调频仿真模型,分别在阶跃扰动与连续扰动下对所提控制方法进行仿真分析.结果表明,所研究控制策略在电力系统频率调节与电池SOC保持方面均具有较佳的效果.     

基于权重因子和荷电状态恢复的储能系统参与一次调频策略

电池储能可快速吞吐功率,被视为优质调频资源,但过度充放电会导致其调频能力不足。文中提出一种改善的储能系统参与一次调频效果的控制策略。首先,将储能调频死区设置在机组死区范围内,并结合电网频率特性分析储能调频死区变化对频率的影响。在此基础上,基于权重因子和荷电状态(SOC)恢复提出储能参与的一次调频策略：在频率波动超过储能调频死区时,为避免电池过度充放电提出储能调频系数计算方法,同时引入控制虚拟惯性和虚拟下垂出力比重随频率变化而调节的权重因子,进而设计了调频控制方法;在频率不超过储能调频死区时,兼顾储能恢复需求和电网承受能力,提出储能SOC恢复方法。仿真结果表明：所提策略能有效改善电网频率波动和储能SOC。     

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。     

大规模风电经LCC-HVDC送出的送端电网频率协同控制策略

针对大规模风电经电网换相型高压直流(LCC-HVDC)送出的送端电网所面临的严峻高频问题,充分挖掘风电潜在调频能力,提出一种风电与直流频率限制器(FLC)参与送端电网调频的协同控制策略。分析直流FLC参与送端电网调频的响应特性,刻画送端电网频率与风电机组功率的下垂关系,设计风电机组变转速与变桨距角相结合的一次调频控制方法。建立包括常规机组一次调频、风电机组下垂控制和直流FLC的频率响应综合模型,结合电网的频率稳定要求,采用灵敏度方法整定风电机组与直流FLC的调频参数,设计风电与直流FLC共同参与的频率协同控制策略。算例仿真结果表明：所提频率协同控制策略可有效降低高频切机、直流过载运行风险,提高送端电网的频率稳定性。     

储能系统参与电力系统调频应用场景及控制方法研究

储能系统具有优质调频电源的特征,利用储能辅助电力调频不仅有利于电网的整体运行,而且有助于提升电网调频的经济效益及环境效益。本文分析了电网频率控制模式以及储能参与电力系统调频的可行性,提出储能参与电力系统调频的5种应用场景,搭建了3区 8机等效模型仿真研究不同场景下储能系统运行边界,验证固定单位调节功率及变单位调节功率的计算方法,以及二次调频中域控制误差（ACE）信号在多个储能单元中的分配原则。仿真结果表明:固定单位调节功率K,在阶跃负荷扰动下K值宜取5,在连续负荷扰动下K值宜取10;在二次调频中多个储能单元之间,基于储能荷电状态（SOC）幂函数的功率分配原则可实现功率的合理分配。     

描述直流孤岛送电系统的3个指标

送端电网采用直流孤岛运行方式,能有效解决大容量直流双极闭锁后大规模潮流转移导致的交流主网暂态稳定问题,但缺陷是送端系统自身的短路比和等效惯性常数较联网时显著减小,承受扰动能力较弱,因此,定量评估这类直流孤岛送电系统的强弱对直流工程的规划与运行具有重要指导意义。基于直流孤岛送电系统等效模型,考虑发电机电压调节器的作用,详细阐述了不同时间尺度下送端交流系统的戴维南等效电压源与等效阻抗的取值原则,并在PSCAD/EMTDC中搭建简化系统验证其正确性。在此基础上,提出了交流系统暂态阻抗、交流系统稳态阻抗以及等效惯性常数3个指标,分别用来描述直流孤岛送电系统的暂态过电压水平、直流功率输送能力以及频率暂态性能。3个指标可以直观体现直流孤岛送电系统的一些运行特性,从而实现对直流孤岛送电系统强弱的定量评估。     

水电孤岛高压直流送出协调控制策略

高压直流输电送端处于孤岛模式时,系统稳定性较差.由于送端与交流主网没有电气联系,在遭受故障的情况下,功率的不平衡可能导致发电机超速.针对水电孤岛高压直流送出系统提出了一种协调控制策略.基于高压直流功率调制机制和水轮机调速系统的研究,在提升高压直流输送功率的基础上,通过注入一个经 PI 环节优化的输送功率减少量,对原有的闭环控制策略进行了修改.在 PSCAD/EMTDC 电磁暂态仿真环境下搭建了水电孤岛高压直流送出的模型,并通过仿真验证了所提出的协调控制策略的有效性     

HVDC送端孤岛运行方式的附加控制策略

直流工程用于远离主干网架的水电站或火电厂的电力送出时，送端交流系统形成相对独立的“孤岛”。在这种运行方式下，在交流系统有扰动时常规定功率或定电流控制方式有可能引起系统功率的持续不平衡，进而导致交、直流系统稳定运行的破坏。提出了一种附加控制策略，该附加控制策略根据系统频率的变化改变直流系统的功率或电流指令，从而实现系统功率的平衡。采用实时数字仿真器对该附加控制策略进行了验证，仿真结果表明，该附加控制策略可以明显增强系统的稳定性。     

中蒙直流输电工程送端孤岛频率控制问题

蒙古煤电资源通过中蒙直流输电工程直接送往我国华北电网京津唐负荷中心地区,直流输电系统送端采用"孤岛"运行方式。针对直流系统故障、受端地区交流系统故障后出现的送端频率快速上升问题,研究了利用安全稳定控制系统、机组高周切机保护、直流频率控制解决送端系统频率问题的有效性,并提出上述措施间协调配合的控制方案。仿真分析表明,利用综合控制手段能够较好地解决送端系统频率稳定问题,提高系统的稳定性。     

经柔性直流输电并网的大型风电场频率控制策略

在大型风电场经柔性直流输电系统并入交流电网的场合,传统的电网调频方法难以适用。提出一种频率控制策略,分别在逆变侧换流器、整流侧换流器和风电机组上设计响应频率变化的控制环节。所有控制环节均基于本地测量的信号,无需远距离通信。该方法可以使风电场参与交流系统调频,此外,当系统故障引起柔性直流送出容量受限时,该方法可以自动降低风电机组功率,防止直流侧过压保护动作。     

糯扎渡直流频率限制控制器研究

直流孤岛系统送端容量小,抗扰动能力差,送端系统故障容易引起交直流功率不匹配,系统频率失稳,甚至导致孤岛系统崩溃。频率限制控制器能够根据交流系统频率,改变直流功率参考值,使交流系统向直流输送功率与直流功率参考值相匹配,保证系统有功平衡,维持交直流系统稳定运行。结合糯扎渡直流工程分析FLC结构和功能,对其主要参数进行整定,并通过仿真验证FLC的作用。     

纯清洁能源下水电高占比送端电网频率稳定协调控制策略研究

含大容量密集型直流的送端电网在实现纯清洁能源转型后,其转动惯量和有功调节能力将大幅下降,进一步加剧直流闭锁故障时的频率失稳风险。为保障水电高占比送端电网在纯清洁能源形态下的频率稳定性,提出一种统筹考虑虚拟惯量、需求响应、直流调制和稳控切机的多阶段协调控制策略。以规划的四川中长期目标网架为基础,分析了该电网在纯清洁能源形态下发生直流单极、双极、多极闭锁故障后的频率稳定特性,并通过BPA仿真验证了所提频率稳定协调控制措施的有效性。     

混合直流输电系统送端交流暂态电压特性研究

对于大规模新能源特高压直流外送系统,受端电网故障可能导致送端电网电压剧烈变化,严重威胁送端电网的安全稳定运行,因此送端电网暂态电压是直流输电系统适应性的重要考虑因素。混合直流输电结合了常规直流和柔性直流的优势。针对大规模新能源混合直流外送应用场景,首先介绍了两端混合直流输电系统典型拓扑,建立了相应数学模型,阐述了基本控制结构。然后分析了当受端交流电网发生短路故障,采用不同直流输电拓扑方案时送端电网的交流暂态电压特性。最后在PSCAD/EMTDC搭建了不同混合直流输电系统仿真模型,验证了上述分析的有效性。     

云广HVDC孤网运行瞬时频率抑制的附加控制

在孤网运行方式下,为抑制交流故障后交流系统的瞬时频率,利用换流器稳态方程导出换流母线电压与直流电流的动态关系,结合故障特点,应用HVDC的快速和高可控特性,设计了一种反映整流站换流母线电压具有惯性环节的高压直流输电(HVDC)瞬时频率附加控制器,实现对整流器给定电流的修正和直流功率调制,提高了故障后送端交流系统瞬时频率稳定性。云广±800kV特高压直流输电系统的电磁仿真结果表明,在送端交流系统故障下,该附加控制器能够有效抑制交流系统的瞬时频率。     

换相失败下STATCOM助增暂态过电压机理与优化策略

随着新能源发电的大规模接入,交直流输电系统“强直弱交”特点日益突出。当直流输电系统发生换相失败时,弱送端系统会产生暂态过电压。静止同步补偿器(static synchronous compensator, STATCOM)响应电网电压的变化时,其控制环节的滞后性会导致STATCOM对暂态过电压产生助增作用。针对该现象,文章首先分析了换相失败下弱送端系统暂态过电压的产生机理,接着通过分析频率响应特性,对STATCOM响应滞后时间给出了理论推导,最后针对STATCOM响应滞后特性提出了一种基于阻尼投切的优化策略,以抑制STATCOM对过电压的助增作用,并通过仿真验证了优化策略的有效性。     

特高压直流送端孤岛系统频率稳定控制

特高压直流与大型水电机组配套电源采用送端孤岛运行方式,能有效消除由直流闭锁引起的潮流大范围转移、系统暂态功角失稳问题。但是,送端孤岛系统的频率稳定性是决定系统能否运行的关键因素之一。结合南方电网楚穗、普侨特高压直流孤岛的调试情况,研究了水电站与特高压直流送端孤岛系统超低频振荡的机理,提出了频率稳定控制策略;阐述了直流甩负荷导致部分机组调相运行的机理。机网协调控制RTDS试验平台的仿真结果以及特高压直流孤岛系统的现场调试结果表明了所提控制策略的有效性。