考虑一次调频死区的风储协同调频机理分析及死区参数优化

目前,调频死区对于风储联合调频的影响机理尚不明确,且风储最优调频死区参数难以获得。为此,对考虑一次调频死区的风储联合调频进行机理分析并提出最优的死区参数设置方案。首先,依据风电机组与电池储能的不同调频特性确定对应的死区模型,建立考虑风储一次调频死区的频率响应模型。其次,分析调频死区内外不同特征以及风储不同投入阶段对动态频率的影响,进而分段解析求解最大频率偏差时域表达式。然后,为兼顾调频效果与调频经济性,提出基于改进多目标粒子群(improved multi-objective particle swarm optimization,IMOPSO)算法的调频死区参数寻优方法。最后,仿真验证了将风储一次调频死区参数分别设置为0.0579 Hz和0.0386 Hz时所提方法的有效性。

新能源一次调频死区影响机理建模及系数修正策略

新能源参与电力系统一次调频时一般会设置调频死区,以达到避免机组频繁动作与保障调频效果之间的平衡。与传统同步机调速器设备性能决定的固定死区不同,新能源的一次调频死区可在较大区间内灵活设置,并且设置方式更加多样化。然而,新能源一次调频死区对系统频率安全的非线性影响机理尚不明确,尤其是高比例新能源参与调频场景下,无法分析其对系统一次调频效果的影响。为此,文中首先建立了考虑新能源一次调频死区的系统频率响应模型,通过解析求解频率动态响应表达式,分析了新能源一次调频关键参数对系统频率重要指标的影响,并指出普通型调频死区的存在会削弱系统的一次调频能力。然后,为减小普通型死区对调频效果的影响,提出了新能源一次调频系数修正策略,以改善一次调频效果。最后,仿真验证结果表明,考虑新能源死区的系统频率响应模型具有较高的精度,且所提一次调频系数修正策略可减小最大频率偏差,提高系统频率安全性。

基于分频和自适应死区控制的火电机组一次调频策略

随着大规模的新能源并网,电力系统的频率稳定问题面临着巨大挑战。由于火电机组惯量更大,可以深度挖掘其一次调频的潜力,通过分频装置对一次调频系统的反馈信号进行分解得到不同频段的信号,对不同频段信号设置适当的频率死区区间,从而能够分频段对火电机组进行控制调节,进而改善提升火电机组的一次调频性能。为了研究机组分频控制对系统一次调频能力的影响,在仿真软件中搭建电力系统一次调频模型,在不同工作环境状况下的仿真结果表明分频控制能够有效地改善系统调频性能。此外,还引入锅炉的协调控制系统模型。通过对锅炉主蒸汽压力的分析,验证了该策略在加强机组一次调频能力的同时,也提高了机组的稳定性。

考虑一次调频死区的风电机组虚拟同步控制参数优化研究

风电机组基于虚拟同步发电机(VSG)控制参与系统频率支撑时,调频参数设置不当可能导致转速低于约束值或变流器功率超出限值,且现有研究较少计及风电机组一次调频死区对系统频率响应的影响。因此,本文提出一种考虑一次调频死区及调频物理约束边界的风电机组虚拟同步控制参数优化方法。首先,更为精细化地计及一次调频死区的建模,建立含VSG控制的风电机组系统全过程频率响应模型。其次,通过轨迹灵敏度分析方法研究风电机组调频参数发生变化对频率响应全过程动态轨迹影响的强弱程度,分析结果表明虚拟阻尼系数在调频过程中起关键作用。在此基础上,综合考虑风电机组的不同运行工况及系统频率动态响应过程,以转子转速约束和变流器容量限值为条件获得风电机组调频物理约束边界下虚拟阻尼系数优化值,充分利用了风电机组可用调频容量。最后,基于Matlab/Simulink仿真平台搭建系统仿真模型,仿真结果表明所提方法可充分发挥风电机组的频率调节能力,避免响应超出调频物理约束边界,有效提高了系统频率稳定性。

调节系统死区对一次调频动态性能的影响分析

水电机组一次调频功能对维持电网安全稳定运行承担日益重要的作用,需保证并入电网的机组具备良好的一次调频性能。水轮机调节系统存在的各类死区非线性因素对一次调频动态性能的影响不可忽略。全面分析了调节系统各环节存在的死区非线性,基于建立的高准确性的水电机组一次调频模型,探究了在大、小频差下频率死区、开度死区、功率死区、随动系统死区等对一次调频响应性能的影响,着重揭示了小扰动下一次调频不动作或与随动系统死区有关,为水电机组一次调频功能改善与优化提供了重要的理论指导。

核电机组一次调频性能试验研究

随着核电机组装机容量在电网所占比例日益提升,核电机组的一次调频能力也越来越受到关注。但由于核电其潜在的放射性危害,必须时刻将核安全放在首位。因此,在开展核电机组一次调频相关工作时,必须同时兼顾一次调频性能及核电机组运行安全的要求。本文以方家山核电机组作为研究对象,详细阐述了该机组一次调频逻辑和参数调整优化过程及试验开展的情况,在保证机组运行安全情况下,为电网运行安全出力。

大容量机组一次调频参数对电网频率特性的影响

随着发电机组容量的不断提高,大容量机组一次调频参数成为影响电网频率特性的关键因素。从发电机组一次调频机理出发,建立发电机组并网运行一次调频数学模型,理论分析了调差系数和调速器死区参数设置与电网频率稳定性和调频能力的关联关系。通过对甘肃电网的实例仿真分析,证明大容量机组调差系数和调速器死区设置对电网频率特性的重要影响。给出了甘肃电网的大容量机组在参与一次调频时的最佳调频参数,为大容量机组选择合理的一次调频参数提供参考依据。

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。

考虑调频死区的电网一次调频能力评价指标

现有的在线估计一次调频能力的指标没有考虑调频死区对电网一次调频能力的影响。为了表征调频死区对电网一次调频能力的影响,提出利用均方差定义电网一次调频能力(Primary Frequency Modulation Ability,PFMA)指标。根据一次调频模型给出了其静态和动态表达式。最后通过计算仿真,对比了不考虑死区和不同死区大小情况下的评价指标曲线。结果表明,所提的指标同时兼顾了一次调频能力的动态特性和死区,实现了一次调频能力的在线全面评估。

孤网发电机调速系统参数定量调整理论分析

为了分析调速系统对孤网一次调频频率响应的影响,合理调整其工作模式及参数,以孤网一次调频的频率响应特性作为研究对象,提出了一次调频评价指标。在此基础上,利用根轨迹及主导极点分析法从理论上分析了调速系统中调差系数、参与一次调频的机组比例、油动机时间常数及发电机惯性时间常数各线性环节对孤网调频性能的影响。并以孤网静态频率特性为出发点,分析了死区、调频上下限及OPC动作定值等非线性环节对调频性能的影响,提出了相应参数定量调整的方法,为孤网调速系统参数调整提供了理论依据。

增强型人工频率死区对一次调频响应的影响分析

针对一次调频人工频率死区设置不当可能影响机组正常运行的情况,依据普通型与增强型人工频率死区的数学模型,分析了采用不同类型人工频率死区时机组的一次调频特性,并利用PSD-BPA暂态稳定程序提供的水轮机调节系统模型进行了仿真。结果表明,增强型人工频率死区不会消减机组一次调频的调节深度,能够提升机组一次调频的响应速动性,但是当一次调频的增强型人工频率死区设值较大,且遇到系统频率在人工频率死区边界频繁波动时,机组负荷会受迫出现明显波动。

直流调制策略对交直流混联系统的频率稳定性影响研究

在交直流混联电力系统中,交流侧系统发生故障将会引起互联系统区域间的频率振荡,从而导致常规机组的调频压力增大,机组阀门动作频繁。在不增加交流系统中常规机组调频压力的前提下,如何利用直流系统传输功率可进行快速调节和具有短时过载能力的特点进行直流输送功率的有效控制具有重要的意义。本文首先对直流输电系统的附加频率控制器进行建模,在此基础上对引入附加直流频率限制器后的两区域交直流电力系统进行仿真,重点分析交流系统发生故障时,附加直流频率控制器对系统频率稳定性的影响以及附加直流频率限制器控制参数对系统频率稳定性的影响。仿真结果表明,附加频率控制器可以有效减小系统频率波动,附加直流频率限制器的调频死区、比例增益Kp1和Kp1等参数能对电网频率产生影响。其中,调频死区的减小能有效的降低系统频率的波动,但死区值不能设置过小,以防直流频率限制器频繁动作。比例增益Kp1和Kp2越大,系统频率波动越小,调频效果越理想,但是由于限幅环节,比例增益有调频能力上限。

考虑储能调频死区的一次调频控制方法

提出一种考虑储能调频死区的综合一次调频控制方法。通过对常规机组调频死区机理分析,定义储能参与调频的死区限制,为充分发挥储能快速、精准响应在电网调频中的潜力,将储能调频死区的界限设置在常规机组死区的范围内,有效改善电网频率质量,并避免常规机组参与调频的频繁动作;通过分析虚拟下垂与虚拟惯性控制对电网频率的影响,提出一种将二者合理结合的控制方法,依据系统调频需求,选择相应的控制策略,以实现两种控制策略的协调运行及优势互补;为了约束储能功率输出,对虚拟下垂与虚拟惯性控制采用基于logistic函数的自适应控制规律,从而避免荷电状态(SOC)耗尽或饱和现象的发生。最后利用Matlab/Simulink对典型区域电网进行了仿真证明,结果表明所提控制策略可以有效改善频率质量,同时能明显减少常规机组的动作比例。

带频率-电压死区的VSC-HVDC系统一次调频控制策略

为使基于电压源型换流器的柔性直流(VSC-HVDC)互联系统中的新能源端整体参与交流电网的频率调整,提出一种带频率-电压死区的换流站端有功控制策略。该控制策略利用频率-电压死区限值,通过VSC-HVDC输出功率的实时控制,在系统侧交流电网发生频率变化时,风机转子的动能储备短时内增加或减少有功输出,使风机转速下降或增高,通过增加或减少风机转子中的动能储备来缓解交流系统端的不平衡有功功率,通过VSC-HVDC互联系统作出频率响应参与调频。最后,利用PSCAD/EMTDC对该控制策略进行仿真验证,结果表明所提策略提高了含新能源接入的两端VSC-HVDC互联系统的频率稳定性。

西南电网水电机组一次调频性能与AGC控制策略优化

西南电网异步联网运行以来电网结构和电网特性发生较大变化。从调速系统控制模式及一次调频与AGC配合策略方面对水电机组一次调频性能进行了分析。基于变步长(variable-step)求解器、四阶-五阶Runge-Kutta算法求解微分方程,构建水电机组整个调速系统及监控系统中频率到PID、开度反馈,AGC到开度给定、功率反馈的数学模型;结合刚性水轮机模型,分析小网-开度模式下水电机组一次调频性能特点,提出了一种新的一次调频与AGC配合策略模型。通过建模仿真计算及现场试验,显著提高了水电机组一次调频能力。

9E级燃气—蒸汽联合循环机组一次调频改造

针对PG9171E燃气-蒸汽联合循环机组不完全具备一次调频功能的现状,通过MarkV控制系统逻辑组态,使机组具有全行程负荷状态下一次调频功能,满足电网要求。

1030MW机组一次调频性能分析及优化

通过对某发电厂机组特性分析,结合目前电力市场的相应考核规则和影响机组一次调频的因素,针对机组转速与电网频率对应转速存在偏差而影响机组一次调频效果的问题,通过平移一次调频转速死区,提高了机组转速与电网频率对应转速的吻合性,保证机组一次调频动作与电网要求同步。分析了在目前的考核规则下一次调频死区的大小对一次调频的影响,提出了死区取2 r/min为最合适。分析了高压调节阀的调节速度对一次调频的影响,提出增加蓄能器和提高抗燃油压力以提高高压调阀动作的及时性。通过以上改进提高一次调频动作的正确性和效果,减少了考核。

基于网源同步的超超临界机组一次调频优化

随着电力系统的发展,机组一次调频响应能力的重要性愈发凸显。在提高机组一次调频效果的相关研究中,网源同步问题是关键。一次调频涉及网源之间的两个核心要素就是电网频率和机组负荷。解决超超临界机组一次调频效果不理想的较为直接、有效的方法,是解决网源之间的频率和负荷信号的同步问题。针对机组一次调频控制中频率和负荷两个核心因素,结合上汽超超临界机组一次调频的控制特点,提出通过高精度频率信号直采、合理设置调频死区,可以解决频率信号网源不同步问题;剖析“两个细则”的考核内容,合理优化一次调频控制逻辑,可以解决负荷信号网源不同步问题。该方法可确保电网频率和机组负荷网源同步,在现行考核机制下,能够解决部分超超临界机组因一次调频效果不达标被频繁考核的问题。

考虑混合储能调频死区的自适应下垂控制策略

为了优化混合储能参与电网一次调频,提出一种考虑混合储能调频死区的自适应下垂控制策略。采用超级电容和蓄电池组成的混合储能设备,根据各储能元件的特点,为了充分发挥其作用,将混合储能的调频死区设置在火电机组死区内,超级电容的调频死区设置在蓄电池死区内,不仅能提高调频效果,还能有效减少火电机组动作次数;基于Logistic函数,建立储能设备荷电状态(State of charge,SOC)与下垂系数的关系,利用自适应下垂控制策略参与电网一次调频,有效防止储能设备发生过充或过放现象;最后利用Matlab/Simulink进行仿真分析,结果证明该控制策略可以有效提高调频效果,改善频率质量,稳定储能设备荷电状态。

三门核电机组一次调频技术研究

基于三门核电机组汽轮机控制的现有控制逻辑,结合电网对一次调频的技术指标和考核要求,对三门核电机组一次调频改造进行了技术研究。提出了三门核电机组一次调频参数设置、函数设计和逻辑改造方案,并对汽机调阀特性曲线等相应功能进行了优化。对一次调频投用后的影响范围进行了分析,并在仿真平台上进行了汽机功率响应和对一回路主要参数影响的验证。验证结果表明,一次调频技术改造方案可达到预期效果,引起的瞬态对机组影响可控。该研究在一次调频逻辑叠加方案、优化阀门特性曲线以提升功率响应方面有一定创新性,对后续核电机组进行一次调频改造有一定借鉴意义。