考虑荷电状态一致性的分布式储能电站一次调频控制策略

随着可再生能源比例增加,电网新建储能电站成为提升系统频率稳定性的重要手段。针对电网中分布式储能电站(distributedenergystoragestations,DESS)参与一次调频面临的荷电状态均衡问题,提出了一种考虑荷电状态(state of charge,SOC)一致性的DESS协同控制策略。首先,构建了含分布式储能电站的区域电网调频模型,分析了传统调频控制方法的特点,并讨论了储能在高渗透率新能源电网中的调频及一致性控制需求;其次,分析了电网调频需求与DESS的SOC一致性调整需求之间的耦合关系,设计了基于一致性原理的SOC分布式控制策略,进而构建了兼顾两种需求的DESS一次调频协同控制方法,详细分析了关键控制参数的设计原则与取值方法。最后,搭建典型区域电网模型,结合不同频率波动工况进行了仿真验证,结果表明:所提控制策略可以有效改善电网频率质量,在不增加系统调频负担的前提下实现多个储能电站的SOC一致性调节,减小了DESS集群的SOC越限风险,增强了其聚合控制效果。

高比例新能源电网中储能调频死区优化设定控制策略

高比例新能源的接入使新型电力系统的净功率波动以及低惯量特性不断增强,给系统频率调节与稳定带来更大挑战。针对日益提升的调频需求,提出一种电网储能死区优化调频控制策略。首先,构建了含储能调频死区的电网频率响应模型,分析了随着新能源渗透率的提升系统频率的变化特性,并阐述了传统死区的不足之处。其次,提出一种基于调频阶段分区的死区优化设置方法,根据频率当前变化状态,设定不同的死区响应模式。基于描述函数法定量分析了死区非线性环节对系统稳定性的影响,给出了考虑死区影响的储能调频下垂系数的稳定边界。此外,提出了储能参与调频的容量配置方法。最后,搭建含新能源场站的区域电力系统模型,对比了不同死区设定下的系统调频动态特性。结果表明,所提新型死区设定方法可以有效改善电网的频率质量,减轻系统的调频负担,且所提死区设定方法不会增加储能的容量配置需求,具有一定的经济实用价值。

考虑调频阶段需求的混合储能一次调频综合控制策略

针对频率动态过程中的快速恢复需求,提出一种基于改进惯性响应的混合储能一次调频控制策略。首先,研究电网频率调节的响应特性,对调频的动态过程进行定量分析,揭示惯量特性对频率动态变化性能的影响。其次,从频率恶化和恢复两个不同阶段的需求出发,提出基于不同调频阶段需求的下垂变惯性综合控制方法提升系统的频率动态性能,并从系统稳定性及储能安全运行两个方面给出下垂系数及惯性系数的整定方法。进一步地,给出混合储能功率容量的配置方法。最后,结合不同净功率波动工况进行仿真验证,并根据不同类型混合储能方案进行容量配置比较。结果表明,所提控制策略可有效提升储能的调频控制效果,减小频率越限的可能性,增强系统频率运行的稳定裕量,有一定的技术经济实用价值。

储能电池参与电网快速调频的自适应控制策略

为充分利用储能对电网调频性能的改善作用,对储能电池参与电网快速调频的控制策略展开了研究。通过分析含储能电池的区域电网幅频特性,得到电网可承受的最大负荷扰动范围;兼顾电网调频控制要求和储能电池容量限制因素,提出一种考虑储能电池荷电状态(SOC)因素的调频自适应控制策略,并给出了储能电池参与调频的时域评价指标;最后以典型区域电网为例对该策略进行仿真验证。结果表明:所提策略能较大幅度提升区域电网所能承受的负荷扰动最大值,即改善电网的抗干扰能力;相较其他控制策略,其在短时扰动(阶跃负荷扰动)工况下,改善频率指标的效果更为显著,而在长时扰动(连续负荷扰动)工况下,其在储能电池SOC指标效果上更有优势。研究结果验证了所提方法的有效性和优势。

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。

基于实测响应空间的负荷动特性分类原理与方法

负荷特性的分类与综合是解决负荷建模中时变性难题的有效途径。于是基于随机过程相关性原理,提出了一种基于实测响应空间的负荷动特性分类方法。该方法以负荷动特性的实测响应空间为特征向量空间,对各个样本的实测响应进行时间坐标的标准化,以计算实测响应空间各样本间的相关系数,并采用系统聚类法按相关系数值进行特性分类。实测响应空间具有能够直接、准确地反映负荷构成的本质特征的优点,一工程应用实例证明了该方法正确有效,实现简便。

遗传策略的综合改进及其在负荷建模中的应用

研究了遗传操作和控制参数选择对遗传算法性能的影响,设计了解群选择的随机-精英策略、避免近亲繁殖的双断点交叉策略和交叉与变异概率的自适应调整策略,提出了一种综合改进型遗传算法并成功地应用于基于实测参数的负荷建模。算例表明,该算法改善了进化过程中的种群多样性和早熟现象,对加速收敛、缩短辨识时间、克服模型参数分散性、提高辨识精度均有显著作用,适用于负荷建模。

高压配电网建设规模的评估指标体系及其应用研究

为评估配电网建设规模,指导配电网建设规划及投资,提出以变电容量、座数和线路总长度、条数等为配电网建设规模定量评估的规模因子,全社会用电量及其用电构成、最高负荷、人口、城镇化率、GDP及其构成、人均可支配收入等为配电网规模发展的影响因素,运用灰色关联度分析和层次分析法原理,建立起完整的配电网建设规模评估指标体系及其综合模型。以统计年鉴数据为基本依据,将该评估指标体系应用于湖南12个地市电网“九五”建设规模的评估,分别从各规模因子以及综合规模,对各地区电网发展进行建设规模裕度的量化评估研究,得出科学合理的结论。文中工作对指导配电网规划及其投资具有理论和实际意义。

考虑电池储能仿真模型的一次调频特性评估

为更好地利用电池储能服务于电网调频,对电池储能的一次调频特性展开了评估。首先,构建了满足调频研究需求的磷酸铁锂电池仿真模型,并依据多组实验数据辨识了模型中的参数,同时分析了恒功率运行方式对参数的影响。其次,提出了控制电池储能动作时机与深度的关键参量,即为调频死区和单位调节功率,基于此设计了相应的调节模式,并提炼了调频特性评价指标。最后,依托长沙—湘潭两区域电网算例,仿真分析了关键参量对电池储能一次调频特性的影响,且定量分析了电池储能相比传统电源的高效程度。结果表明,相比调频死区,单位调节功率对电池储能调频特性的影响更为明显;若电池储能和传统电源的调频容量及单位调节功率均相同,前者无调频死区时高效25倍以上,前者的调频死区为后者近两倍时高效约12.5倍。

配电网集结等效的异步电动机综合负荷模型及其总体测辨建模

针对电力系统综合负荷传统异步电动机模型存在的结构缺陷,从总体测辨的角度提出并建立了"综合异步电动机模型"。模型将配电网络用集总线路-变压器组集结等效,并计及了变压器有载调压分接头的影响;在静态负荷中考虑负荷暂态无功功率的补偿调整作用。推导出了模型的完整解析描述;提出了模型的"递推辨识策略"。模型实现了220kV变电站综合负荷物理环境—模型辨识环境—仿真计算环境的统一性和一致性,更加符合电网的综合负荷实际结构。基于现场实测数据的建模实例表明,考虑配电网集结等效的"综合异步电动机模型"在参数稳定性、泛化能力等综合性能上,较传统异步电动机模型有了一定的提高。

基于最优化原理的高压配电网建设规模评估

客观定量地评价地区电网的建设规模水平是电力市场改革与发展的迫切要求。文中基于地区高压配电网的实际情况,运用层次分析法原理,建立了反映电网建设规模的宏观控制指标体系;在给定最大负荷水平和供电区域面积的条件下,运用数学规划方法,以全网范围内单位面积所承担的电网建设与运行费用最小为目标函数,建立了优化模型以确定高压配电网建设规模的最优指标;提出了基于最经济原则和专家评价相结合的加权平均综合评估方法及其综合评价模型。

基于用户日负荷曲线的用电行业分类与综合方法

利用实时日负荷曲线进行综合负荷在线建模需解决用户日负荷曲线的正确分类与有效综合以及变电站日负荷曲线的行业构成比例识别2个关键问题。运用模糊C均值聚类和模式识别原理,提出一种基于日负荷曲线的用户所属用电行业的分类与综合方法。首先在有功功率空间进行用户的行业归属分类和行业用户精选,得到行业综合日负荷曲线;然后在定义的特征空间获得描述行业综合用电特性的特征参数,并以此作为检验分类与综合结果合理性的测度指标。实际应用表明,该方法物理概念清晰、简便、实用。

牵引供电系统综合负荷模型结构

随着电气化铁路在现代铁路运输中的广泛应用,牵引负荷在电力负荷中所占比重越来越高,对电网产生的影响不容忽视,但当前对牵引变电站综合负荷特性的研究比较薄弱。在系统分析电气化铁路牵引供电系统的组成结构及运行特性的基础上,提出一种基于电气化铁路牵引供电系统实际负荷构成特性的"感应电动机并联牵引电机和恒阻抗"的机理负荷模型。该模型结构简单,物理意义明确,使用方便。基于Simulink仿真平台测量数据的总体测辨建模表明,模型具有良好的描述能力,可以作为研究电气化铁路牵引负荷对电力系统影响的实用负荷模型。

风力发电对配电网侧负荷建模的影响

基于MATLAB仿真工具并运用总体测辨建模原理,研究了风力发电对配电网侧综合负荷建模的影响。指出含风力发电的配电网侧综合负荷可以用异步电机并联静态负荷的广义综合负荷模型来等效描述;为了准确反映风力发电容量对综合负荷模型的影响,模型中的动态负荷所占比例的取值范围必须扩大到任意实数。对3种典型运行方式的建模表明,所提出的任意动态负荷比例的异步电机并联静态负荷的综合负荷模型,对不同风力发电容量和负荷水平的配电网综合负荷特性有很好的等效描述能力。

基于灵敏度分析的储能电池参与二次调频控制策略

针对储能电池参与电网二次调频,基于灵敏度分析,提出了一种综合区域控制误差(ACE)信号分配模式和传统的区域控制需求(ARR)信号分配模式优点的控制策略。首先,针对ACE和ARR信号分配模式,在复频域中利用灵敏度原理分析含储能电池参与二次调频的区域电网频率特性,据此提出确定储能电池动作时机及调节模式的方法;计及时域中储能电池的能量限制和传统电源的爬坡速率限制,依据动态调频容量指标,提出确定储能电池动作深度的方法;最后形成考虑动作时机与深度的储能电池控制策略,并给出相应的实现流程。结合实际电网的阶跃扰动工况进行仿真证明,结果表明该策略不仅能较大程度地改善电网调频以及储能电池运行的性能,而且充分利用各调频电源的技术优势。

基于LCL滤波的大功率三相电压型PWM整流器

三相电压型PWM整流器,交流侧采用LCL滤波器,在满足谐波标准时可以大幅减小电感量。本文首先分析了采用LCL滤波器时系统数学模型及控制算法,然后根据IEEE-519标准要求的电流谐波限制条件,利用SVPWM调制方式产生的谐波电压幅值进行迭代运算来计算LCL滤波器参数,同时从离散域分析了采用无源阻尼时系统的稳定性。在此基础上,本文研制了一台500kW三相电压型PWM整流器样机,实验结果验证了上述分析方法的有效性。

一种具有全电压范围适应性的综合负荷模型

提出了一种具有全电压范围适应性、能描述负荷失稳行为、适合于电压稳定分析的综合负荷模型，给出了模型参数的辨识方法。所构造的综合负荷模型结构简单，使用方便，具有明确的物理意义，能合理地解释电压稳定的机理。现场实测负荷数据的辨识结果说明模型具有较强的描述能力。

负荷特性对电力系统静态电压稳定性的影响及静态电压稳定性广义实用判据

推导出考虑负荷静态电压特性的静态电压稳定条件和广义实用判据，阐述了静态电压失稳与电压崩溃的联系及其区别；分析了负荷静态电压特性对电力系统静态电压稳定性的影响，并指出：系统在鼻形曲线上半支运行时的静态电压稳定性主要取决于网络的电压—功率传输特性，而系统在鼻形曲线下半支运行时的静态电压稳定性则主要取决于负荷的静态电压特性。

电压稳定研究中的负荷模型及其建模方法

综合负荷模型及其建模是电压稳定研究中最基本和最关键的问题之一。本文全面地论述了电压稳定研究中综合负荷模型的应用现状 ,系统地阐述了当前电压稳定分析中常用负荷模型的特点及其存在的主要问题 ,提出了电压稳定分析中综合负荷建模的基本要求和建模方法 。

电池储能电源参与电网一次调频的自适应控制策略

考虑电网频率特性,提出一种基于虚拟惯性和虚拟下垂动态结合的电池储能电源参与 电网一次调频的自适应控制策略。通过分析储能电源虚拟惯性和虚拟下垂两种控制策略对频率特 性的影响,提出一种可随频率偏差值和频率偏差变化率变化而自动调整两种调频模式参与调频的 分配比例系数的模型,此模型可实现这两种控制策略的优势互补,同时可实现两种调频模式的平 滑切换,可有效地避免控制模式直接切换时引起的二次扰动。基于此模型提出电池储能电源参与 电网一次调频的自适应控制策略,结合调频评估指标,确定储能电源的动作深度,进而得出储能 电源的功率和容量配置需求。最后,分别以阶跃扰动工况和连续扰动工况进行验证,并与虚拟下 垂和虚拟惯性直接切换的一次调频控制策略进行对比分析,结果表明所提控制策略能以较小的储 能电源的容量配置来满足调频评估指标要求并达到较好的调频效果,同时可减小传统机组的备用 容量。