基于飞轮储能的火电机组一次调频研究

随着新能源在电网中的占比逐步提高,电网频率的稳定性受到了严重挑战,对电网中火电机组的调频能力提出了更高的要求。然而传统火电机组对功率的调节响应慢,难以满足一次调频的快速需求,且频繁的扰动也会对火电机组造成严重磨损,降低机组运行的安全性和经济性。飞轮储能技术凭借其快速响应功率变化的优势为解决火电机组调频问题提供了新的思路。基于MATLAB建立了飞轮储能辅助火电机组参与一次调频的两区域电网仿真模型。仿真结果表明,飞轮储能辅助火电机组参与调频能极大提高机组的调频质量,最大暂态偏差减小了29.5%,常规火电机组出力波动也明显减小,波动范围缩小了34.2%。机组出力波动小有利于机组原状态的恢复,延长机组寿命,提高电厂经济性。     

大规模储能辅助电网二次调频研究

“碳达峰、碳中和”目标下,电力系统中可再生能源发电装机容量不断攀升.为应对大规模可再生能源并网导致的频率稳定问题,可引入储能辅助电网调频,利用其响应迅速和控制精度高等优势改善电网调频效果.综述储能辅助电网二次调频的研究现状,包括必要性和可行性分析、储能辅助电网通用模型建立、控制策略及容量优化配置,并指出其不足.最后指出未来需重点研究的内容并对其应用前景进行展望.     

多类型储能一次调频特性研究

本文采用区域等效方法,对系统的传统频率响应模型进行改进完善,使其能更真实地反映实际电网中各种因素对一次调频的影响。针对超级电容、超导磁、电池、飞轮等多类型储能的运行特性,分别构建这4种储能系统参与电网一次调频的通用模型。结合典型负荷扰动,通过仿真研究分析储能荷电状态(State of Charge,SOC)非线性约束对调频特性的影响及各类型储能特点。     

基于电网考核指标的飞轮储能辅助一次调频容量配置方法

结合电网一次调频考核标准及机组实际动作数据,明确提升机组一次调频积分电量贡献指数的关键是提升机组前15 s的负荷动作量。利用飞轮储能动作速度快、机械设备寿命长的特点,提出基于长时间机组一次调频性能考核指标数据的飞轮储能容量配置方法,选取典型机组运行数据对方案进行了论证。     

储能电站安全参与电网一次调频的优化控制策略

为安全实现储能系统对电网准确快速调频,对于系统频率偏移引起的有功率需求,提出一种考虑荷电状态(state of charge,SOC)、健康状态(state of health,SOH)的储能辅助调频自适应优化控制策略,该策略依据储能单元实时状态决定多组储能单元参与电网一次调频的最优投切情况,在频率变化初期多组储能单元...     

考虑SOC的电池储能系统一次调频策略研究

电池储能系统(Battery Energy Storage System, BESS)以其控制精度高、响应速度快等优势被广泛应用于电网中。为充分发挥BESS参与电网一次调频的优势,提出一种基于荷电状态(State Of Charge,?SOC)与频率偏差的综合控制方法。首先,为了改善电池循环寿命,设计基于荷电状态SOC的下垂系数与虚拟惯性系数。引入基于频率偏差的加权系数将下垂出力与虚拟惯性出力相结合,在频率偏差较小时增加虚拟惯性出力权重以稳定频率,在频率偏差较大时增加下垂出力权重以快速调节频率偏差,并在频率偏差超过一定限度后进行故障穿越时的频率支撑,而当电网状态变好且SOC较低或较高时进行SOC恢复。其次,提出BESS参与电网一次调频的评价指标以定量评估所提策略的调频效果及SOC维持效果。最后,基于PSCAD/EMTDC搭建BESS仿真模型,并在阶跃负荷扰动、随机负荷扰动、瞬时性短路故障及光伏间歇性出力扰动工况下仿真验证所提策略的调频效果及SOC维持效果。仿真结果表明,所提策略能实现较好的调频效果并将SOC维持在合理区间内。研究成果为BESS成套设备生产厂家合理设计控制保护参数提供参考,对提升BESS涉网性能具有实际意义。     

飞轮储能辅助火电一次调频技术与应用

大规模新能源并网造成电网频率波动增大,使得火电机组调频任务繁重、动作频繁,加剧了机组老化,飞轮储能辅助火电机组调频能提升机组的调频性能。论述了飞轮储能辅助机组一次调频原理,分析了飞轮储能的出力特性,结合世界最大容量飞轮储能,提出了飞轮储能满功率辅助机组一次调频的控制策略,并应用于我国第一套飞轮储能辅助火电机组一次调频的调试中,验证了控制策略有效性。现场测试结果表明,飞轮储能辅助火电机组一次调频性能良好,采取所提一次调频策略后该机组一次调频动作合格率提升21.26%,一次调频积分电量贡献指数提升3.45倍。飞轮储能辅助火电机组一次调频模式对解决此类问题具有一定指导意义。     

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。     

用混合储能辅助核电一次调频控制策略研究

针对核电机组参与电网一次调频存在限制问题,提出一种用飞轮加锂电池混合储能来辅助核电机组一次调频的控制策略。介绍和阐述飞轮储能、锂电池储能调频特点及混合应用调频优势,对控制策略涉及的基本控制方案、控制系统结构、调频参数设置定义、调频分级承载和构建实施要点方面进行说明。结合330 MW核电机组实施例,对控制系统要点实施和一次调频动作进行重点分析,给出该控制策略针对性解决核电机组一次调频受限问题的有益效果。     

规模化储能参与下的电网二次调频优化控制策略

近年来,大规模电池储能参与电网二次调频控制是其继调峰之后最具潜力的应用方向之一,但是传统的二次调频控制策略无法区分不同电池储能技术特征的差异,进而难以充分发挥其调频优势,造成资源浪费。为此,提出一种计及电池储能技术特征的电网二次调频控制策略。受传统机组的调频成本模型启发建立电池储能调频成本函数,定量描述具有不同技术特征的储能在承担调频责任时所对应的调频成本。以调频成本最小化为目标,配置储能调频责任以满足电网二次调频需要。利用MATLAB/Simulink搭建含多个电池储能的区域电网动态模型,验证所提二次调频策略的可行性,并与其他2种调频策略进行对比分析。仿真结果表明,所提控制策略能够充分考虑不同电池储能的技术特征,从而精确地调度储能以满足电网调频需要,并实现荷电状态的均衡控制。     

储能参与风电一次调频的容量优化

风电高渗透率下的电力系统运营商要求风电场提供一次调频服务,风电机组通过变桨控制可以提供一定的调频备用,但风电场长期降额运行降低了经济效益。本文提出储能参与风电场一次调频,将风电机组变桨控制与储能控制相结合,使风电场具备类似于传统电源的一次调频能力。提出了基于机会约束规划的储能容量优化方法,建立以风储系统运行成本最小为目标,以满足一次调频需求为约束的优化模型,采用置信水平实现风储系统在调频可信度和运行成本之间的折中。分析了典型参数对储能配置容量的影响。研究结果表明,所提出的方法降低了储能的配置容量,提高了储能参与风电一次调频的经济性。     

基于动态下垂系数与SOC基点的储能一次调频控制策略

为高效利用储能资源满足电网一次调频需求,提出一种基于动态下垂系数与动态SOC基点(Dynamic Droop Coefficient and Dynamic Reference of SOC,DDC&DRSOC)的储能一次调频控制策略.提出以电网调频死区为分割边界将储能调频过程划分为调频阶段与SOC恢复阶段:在调频阶段...     

基于动态能量贡献度的机组调频能力评估方法

针对不同类型的同步机组缺乏统一、有效的调频能力评估方法的问题,从一次调频过程中的动态能量角度出发,在调频动态过程的不同阶段,构建机组一次调频能力评估指标,从能量贡献速度、深度、强度多维度评估机组一次调频的速动性、可靠性和重要性。基于改进的10机39节点系统,通过不同调频能力场景下各指标的计算情况以及和传统评估指标的对比,验证了该方法的合理性和有效性。在此基础上,量化研究了影响机组调频能力的关键因素,从能量的角度解释了各参数对调频动态指标的影响。该方法对于发现电网中存在的调频瓶颈以及提升电网的调频能力具有一定的参考价值。     

基于区块链的共享储能联合调频分散交易机制设计

充分利用现有调频资源提高电力系统弹性是扩展系统可再生能源消纳能力的有效途径之一.提出分布式储能以共享储能形式与火电联合调频的商业模式,基于此设计一种计及分布式储能和火电机组偏好的联合调频分散交易机制.结合分散交易机制去中心化的特点,构建包含共识机制、智能合约的联盟链架构,并提出考虑交易主体隐私的交易信息分类管理方法.算例结果验证了所提分散交易机制实现资源优化配置的有效性,且多次市场模拟后的交易量和总社会效益稳定,与未考虑交易主体偏好的集中交易模式相近.     

计及SOC的电池储能系统一次调频自适应综合控制策略

考虑电池储能系统自身容量限制下提升一次频率响应的自适应性,提出一种计及荷电状态(SOC)的电池储能系统一次调频综合控制策略.建立电池储能系统一次调频动态模型,对比分析了虚拟惯性与虚拟下垂控制对电网频率偏差的调节特性.设计考虑SOC的电池储能系统一次调频自适应综合控制策略,并引入一种由综合考虑频率偏差及其变化率的输入系数与计及电池储能系统SOC的反馈系数相结合的自适应因子,输入系数由模糊逻辑控制器自适应调节,反馈系数通过回归函数自适应调节.最后搭建仿真模型进行阶跃和连续负荷扰动工况下不同控制策略对比分析,仿真结果验证了所提控制策略能自适应控制电池储能系统出力,有效提升一次调频效果.     

大规模储能电源参与电网调频研究综述

为解决风电大规模并网引起的电网调频容量不足问题,可引入储能辅助电网调频,利用其快速响应特性改善调频效果。综述了储能参与电网调频的技术现状,包括必要性与可行性分析、区域电网与储能仿真模型、协调控制方法(储能控制策略、容量配置以及经济性评估、储能-传统调频电源的联合运行),并指出其不足之处。凝练出该研究方向的关键科学问题,并阐述了未来需重点关注的研究内容：储能用于电网调频的应用场景确定、定价机制设计及容量优化配置。     

规模化储能系统参与电网调频的控制策略研究

传统的火电与水电调频机组因其固有特性难以满足电力系统快速发展、新能源发电集中并网等引起的频率稳定控制需求,储能以其灵敏精准的出力特性逐步在电力系统调频领域中实现了规模化应用。针对规模化储能资源响应速度快、跟踪精度高、调节方向易改变及有限的容量等特点展开了其参与电网调频的控制策略研究:首先,建立了区域电网自动发电控制(AGC)系统及包含储能荷电状态(SOC)的储能系统仿真模型;然后,综合考虑储能资源与常规电源的发电特性,提出了计及储能SOC的快慢速调频资源协调控制策略;最后,搭建了4种不同的仿真场景,通过仿真试验对提出的控制策略的有效性进行了验证。     

计及预测风险的储能系统辅助调频控制

为解决风电出力不确定性与负荷波动引起的系统不稳定问题,将风电出力平均值作为＂负＂负荷进行处理,同时兼顾风电预测及负荷预测的预测风险,并以得到的净负荷曲线作为火电厂发电计划的参考值。在此基础上,提出利用储能系统辅助电网调频,并给出了合理的控制策略。利用储能系统在死区外的工作区间吸收或释放功率,稳定系统频率,以提高电网稳定性。算例分析结果表明,储能系统的投入有效改善了系统稳定性。