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。

考虑储能参与快速调频动作时机与深度的容量配置方法

提出一种考虑储能参与快速调频动作时机与深度的容量配置方法。首先依据复频域灵敏度原理分析了含储能的区域电网的频率特性,基于此提出一种针对储能的综合控制模式,它包含了虚拟惯性控制和虚拟下垂控制模式。然后,基于时域灵敏度原理和调频评估指标,理论推导了储能在参与快速调频时的时域频率响应特性,分析了确定其合理动作时机应当满足的条件,结合此条件给出了相关动作时机及其应当采取的控制模式;同时,结合调频评估指标要求确定了动作深度,并给出了所必需的动作深度与额定功率之间的关系,进而形成了储能容量配置方法并给出了相应的流程。最后,以某典型电网的参考事故为初始条件进行了仿真验证,结果表明所提方法能以较小的储能配置容量实现调频评估指标要求。

面向电网调频应用的电池储能电源仿真模型

对面向电网调频的电池储能电源模型展开了研究。首先,通过深入分析调频工况的幅值和充放电频率特点,总结了电池储能电源的出力特征;然后,介绍了电池储能电源电磁暂态模型的形成过程,在此基础上,提出了满足调频研究需求的仿真模型及其参数辨识方法;最后,基于多个磷酸铁锂电池的实验数据,采用改进的遗传算法辨识出仿真模型中的参数,并基于调频工况进行了验证分析。分析结果表明,模型仿真数据与实际储能的运行数据及特性相吻合,误差在1%以内,且提出的仿真模型结构合理,可较好地满足一次调频、二次调频以及其他秒级至分钟级的应用需求。

不同类型储能电源参与电网调频的效果比较研究

保持频率稳定是电力系统正常运行的基本要求。未来,储能电源将成为电力系统中必不可少的辅助调频手段。为比较不同类型储能电源参与电网调频的效果,以常用的电池储能电源(BESS)、电容器储能电源(CES)和超导磁储能电源(SMES)为研究对象,建立了包含储能电源的经典两区域电力系统模型;提出储能电源参与电网调频的运行模式为有功/无功功率(PQ)控制;最后,通过模拟两种不同的负荷扰动,分析了自动发电控制(AGC)-BESS、AGC-CES、AGC-SMES和仅含AGC四种组合方式参与电网调频的控制效果;同时,对后续研究工作进行展望。

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。

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。

面向综合负荷的并网光伏发电系统等效建模

基于MATLAB/Simulink和光伏电池自身的物理机理搭建了并网光伏发电的仿真系统,研究了其对配电网综合负荷特性的影响因素,分析比较了已有光伏发电系统等效模型的优劣。在此基础上构建了光伏发电系统传递函数等效模型,该模型具有结构简单、参数少、能有效描述光伏发电系统的出力极限等优点,同时易于在电力系统仿真软件中实现。采用所提出的等效模型与传统综合负荷模型并联,构建广义综合负荷模型,对含光伏发电系统的综合负荷进行建模,仿真实践表明此广义综合负荷模型具有良好的泛化能力,辨识参数稳定,能够满足工程仿真的需要。

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。

低压配电网智能监测与控制终端软硬件设计

针对我国农网供电台区变在电量参数监控、无功控制和在线监测等方面的严重不足,提出一种基于GPRS的低压配电网智能控制及监测终端,终端采用混合信号ISP FLASH微控制器C8051F020,硬件分为系统和接口两部分。系统部分主要包括CPU、存储器、实时时钟芯片、键盘/液晶显示器、复位及外围等电路;接口部分包括三相电流互感器、功率计量芯片、RS-485通讯、GPRS模块、状态量监测、温度及变压器油位检测等。终端软件基于μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统设计,程序采用多任务多缓冲区结构。该终端既可实现对无功功率的快速检测和实时动态补偿,又能够准确测量出配电变压器的各种参数,实现监控终端与上位机之间准确的数据传输,该装置精度高、可靠性高、价格低廉,便于推广。

高速电气化铁路负序和谐波统一治理方法

针对高速电气化铁路牵引供电系统中的负序、谐波等电能质量问题,提出一种基于变压器感应滤波技术的负序和谐波统一治理方法。该方法利用安匝平衡原理,将感应滤波技术和静止无功发生器(SVG)系统结合起来,前者用于滤除特征次谐波,后者用于补偿负序与残余谐波电流在此基础上,进一步开发了能快速单独检测出基波负序和任意次谐波电流的检测算法。仿真结果表明:所提出的统一治理方法及检测算法的结合可以消除变压器内部负序和谐波磁势,从而使网侧中不合有相应的负序与谐波电流。基于变压器感应滤波技术的治理方案,充分发掘了变压器的潜能和现代电力电子技术的优势,能以较低的成本和较好的效果进行负序电流补偿和谐波抑制。

考虑不确定性分布式电源影响的配电网无功补偿配置方法

分布式风电、光伏电池等出力不确定性电源在配网中的推广会造成系统潮流波动,配置一定容量的无功补偿可以降低节点静态电压越限概率,减少网损,提高系统运行可靠性.以补偿电容的投资支出、系统网损、电压质量以及废气排放量等综合最优为目标函数,在约束条件中计及节点电压越限概率的上限值,建立考虑不确定性分布式电源影响的补偿电容优化配置模型,并采用遗传算法进行最优求解.算例结果表明,该无功补偿最优配置方案能提高节点电压期望水平,降低越限概率,实现经济效益、环境效益以及电压质量的综合最优,验证了所建模型的合理性和有效性.

新型农网台变终端无功补偿判据方案的研究

为适应我国打造坚强智能电网的要求,针对目前农网台区配变监控终端功能和价格等方面存在的缺陷,研制开发了一套具有多功能、高集成和低成本等优点的新型农网台变终端。为改进农网无功补偿控制方式的落后状况,提出并讨论了三种新的无功补偿判据方案,即电压(U)、电压/无功功率(Q)和电压/功率因数(PF)三种判据方案,并对各自的技术特点和应用条件进行了分析比较,证明了新判据方案均优于传统九区图法。通过终端样机和模拟实验平台,验证了新判据方案的合理性和有效性。

调频用储能电源的技术经济选型分析

从技术、经济层面对储能电源参与电网调频的选型进行研究。总结提炼不同形式储能电源的技术经济指标,技术上采用层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)进行排序选型,得到技术排序结果;经济性上利用年均值法进行排序选型,得到经济排序结果;对技术/经济选型排序结果赋权计算,得到技术经济综合最优的选型结果,并对各成本因素进行灵敏度分析,总结得到影响各类型储能经济性的敏感因素。最后针对典型二次调频场景,利用该文方法进行选型,知Li-ion、PHS、CASE是技术占优的储能方案,CASE、飞轮储能(FW)、LAB经济占优,而CASE、Li-ion、PHS是技术经济综合最优方案,由灵敏度分析知进一步降低Li-ion的功率成本,将使其成为技术经济两者同时最优的储能电源。

跟踪风电计划出力下的混合储能系统容量配置

提出利用混合储能系统参与跟踪计划出力应用,以提高电网的运行调度能力,在一定程度上降低风电功率对电网的不利影响。首先从张北风电场的历史数据以及相应预测数据出发,在对各储能方式物理特性进行分析的基础上建立容量配置数学模型;然后对风电出力实际值与预测值的差值信号采用希尔伯特-黄变换(HHT)的方法进行分解,对信号分配频率给出有效分界;最后根据分界频率对各储能电源进行信号分配以分别配置功率与容量。仿真结果表明,HHT法能有效自适应地对风电离散信号进行分解,利用此原理配置的混合储能系统容量能较好地满足跟踪计划出力应用需求。

新型快速储能参与调频的必要性及可行性

对新型快速储能参与电网调频的必要性以及可行性展开研究。首先,通过分析区域电网及传统电源的频率特性、含传统储能—抽水蓄能的实际电网调频性能,分析引入新型快速储能的必要性;然后,通过分析新型快速储能的技术经济性能、参与调频的控制模式,说明其参与调频的可行性;最后,依据长株潭电网算例,仿真验证其对区间联络线功率性能的改善效果。结果表明,引进新型快速储能可以优化调度策略且提高网/省调的协调性。

储能系统参与电网调频服务的动态分配系数研究

充分考虑储能系统的荷电状态(SOC),提出了一种基于储能系统和常规机组最大可用调频容量的动态分配系数确定方法,并构建同时考虑电网调频效果和储能系统SOC保持效果的综合评价指标。仿真结果表明,所提方法能够有效地保持储能系统SOC以及提高电网的调频能力,为电网的优化运行提供技术支持。

抽水蓄能机组参与湖南电网低谷调峰特性的研究分析

基于湖南电网负荷水平和调峰形势,着重从电网丰水期及冬季枯水期典型负荷日的负荷特性、机组调峰性能、电源组成比例等方面,分析抽水蓄能机组参与电网调峰的必要性。根据抽蓄机组抽水工况并网流程及有功曲线特性,针对其对省网联络线功率调整可能会带来的问题,从开机策略上为调度员用好抽蓄机组给出相应的建议。

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。

高速铁路牵引负荷对湖南电网的影响

结合近年来湖南电网及高速铁路规划布局,本文从电网静态安全潮流控制、无功电压平衡等方面对高铁牵引负荷对湖南电网的影响进行分析。基于以上分析,为减少高铁牵引负荷对电网带来的不利影响,本文为调度运行专业人员合理安排电网运行方式、计划检修工作及调整控制电网运行潮流及电压提供了建议措施。