风电场参与电网一次调频最优方案选择与风储协调控制策略研究

研究了大型风电场联合集中式储能系统参与电网一次调频的可行性与经济性,并提出一种风储联合调频控制策略。统计分析了正常运行与发生功率缺额事件下实际电网的频率特性,仿真验证了新能源机组参与电网一次调频的必要性;类比火电机组一次调频原理,提出了新能源机组参与一次调频的基本条件;分析了风电机组基于转子惯量、预留备用和配置储能3种调频方案的技术经济性,指出风电场装配集中式储能以承担一次调频是更为经济有效的调频方案。旨在充分利用风机转子惯量以减少配置储能容量,提出一种风储协调的调频控制策略,有效减少储能容量。

一种基于低通滤波的风储协调预测控制方法

风电场配置储能设备形成风储联合系统有助于减少风功率输出波动,提高风电并网接入率。传统的风储协调控制策略基于一阶低通滤波算法,长时间运行储能设备易造成其荷电状态(SOC)大幅波动,制约了储能设备运行时间及寿命。为此提出一种基于一阶低通滤波算法的风储协调预测控制方法,通过长短预测周期相结合,同时考虑相关约束条件来修正并网功率预测误差,在满足并网要求的前提下,通过适当放大局部功率波动减小了全周期储能SOC的变化幅度,从而有助于减少储能需求容量,提高运行时间,增强了联合系统的经济性。最后基于MATLAB/Simulink平台仿真验证了该方法的可行性和有效性。

直流微电网风储惯量协调控制策略

针对永磁直驱风机的惯量支撑能力随运行点变化的问题,考虑储能系统惯量的快速灵活支撑能力,提出了一种基于类虚拟同步发电机控制的直流微电网风储惯量协调控制策略。通过电压环控制回路参数的协调解决了当前风储类虚拟同步发电机控制在动态响应初始阶段存在的直流母线电压突变问题,省去了以往的前馈补偿修正环节。引入了2个分别与风电机组的惯量支撑能力和储能系统荷电状态相关的储能惯量支撑系数,实现了全工况下的风储惯量协调控制。针对惯量协调控制中风电机组完成惯量支撑后转子转速恢复过程所导致的电压二次跌落问题,设计了储能辅助转子转速恢复控制,平抑了直流母线电压二次的波动。在MATLAB/Simulink中进行时域仿真,验证了所提风储惯量协调控制策略的有效性。

风储联合调频中储能的容量优化配置

从风电场自身的一次调频能力出发,将储能控制与风电机组变桨距控制相结合,采用机会约束规划处理可信度和运行成本间的关系,考虑储能全寿命周期成本,以风储联合调频运行成本最小为优化目标,建立机会约束规划模型,利用蚁狮算法进行求解得出风电场储能功率和容量的最优配置方案,通过算例验证,模型可降低系统一次调频总成本和所需配置储能容量。

风储联合运行的储能容量优化选配算法及分析

针对以往风电场并网采用蓄电池储能装置平滑风能波动研究中的不足,提出了在实现SOC控制前提下,考虑满足平抑指标要求的充放电控制步长和电池使用寿命的电池容量配比优化算法。结合沿海风电场的实际输出功率数据进行了仿真验证,并讨论了所需电池的充放电倍率与容量的关系,分析了储能的能量损耗,为风储联合发电的示范工程提供理论依据和参考。仿真结果表明,配置方案具有较强可行性和有效性。

基于云储能租赁服务的风储参与能量–调频市场竞价策略研究

随着可再生能源渗透率的不断提高,新能源将承担部分调频任务。然而风电出力的不确定性极大地限制了其所提供的调频辅助服务利益最大化。提出了一种云储能租赁机制以降低风电的投标偏差惩罚并提高云储能聚合商的收益。在该机制下,风电首先提出租赁储能容量与额定功率的需求,云储能聚合商合理组合实际储能以满足风电需求。进一步提出风储协调策略,使风电可利用租赁储能实现风储联合投标利益最大化,而云储能聚合商将剩余的云储能通过最优组合参与电力市场投标。引入鲁棒优化模型以计及风电与市场价格的不确定性。最后利用实际风电出力和储能数据以及PJM市场价格验证了所提出的租赁机制、风储协调策略与最优组合策略的正确性与优越性。

关于风力发电调频技术的研究

在未来电网体系中,风力发电可作为重要电源之一,风力发电类似于传统电源,也能够实现频率的调节与控制。为实现风力发电运行降本增效,本文结合实际案例,对风力发电频率调节的必要性和一次调频方案的经济性开展深入分析,同时探讨不同调频方案(转子惯量、预留备用、配置储能)下的技术运用可行性。明确风储联合调频控制方案的应用优势,可有效减少储能容量。

VRB－ESS在并网风电场有功功率平滑控制中的应用

风能的间歇性和随机性使得风电场的输出功率发生波动，这会引起电网电压偏差、电压波动和闪变、谐波电流等问题。储能系统能够通过吞吐一定的功率对风电场输出曲线进行平滑，从而抑制上述问题的产生。本文在PSCAD／EMTDC下搭建了钒电池（VRB）的等效数学模型，并对储能系统的变流器及风电场电气系统进行了仿真建模。在PCC节点电压正常的情况下，通过P、Q解耦控制验证了钒电池储能系统（VRB—ESS）在平滑风电场的输出功率上的应用。仿真结果表明，风电场并人VRB—ESS能够显著提高风电并网的运行性能。

储能系统平抑风电功率波动及容量动态优化控制

在高比例风电主导的可再生能源电力系统中,利用储能系统平抑风电并网功率波动,可提高风电在电网中的渗透率。为避免储能系统过度充放电,提出了储能系统SOC分区控制模型及控制方法。在此基础上,结合风功率预测信息,提出了风储协调动态优化控制策略,采用超前控制及滚动时域优化方法执行储能的动态控制,在控制允许的范围内提前进行充放电。通过实际风电场数据的仿真算例分析,验证了文章所提方法的优越性,在有效降低风电并网功率波动的同时,提高了储能容量的裕度、利用效率及使用寿命。

风—储联合运行的储能容量优化选配算法及分析

风电功率的波动性对风电场并网有诸多不利影响,采用蓄电池储能装置平滑风能波动是考虑最多的方案。针对以往研究中的不足,提出了在实现SOC控制前提下,考虑满足平抑指标要求的充放电控制步长和电池使用寿命的电池容量配比优化算法。结合上海崇明岛风电场的实际输出功率数据进行了仿真验证,并讨论了所需电池的充放电倍率与容量的关系,分析了储能的能量损耗,为风储联合发电的示范工程提供理论依据和参考。实际风电场典型月的输出功率数据仿真结果表明配置方案具有较强可行性和有效性。