儲能電池參與電網(wǎng)調(diào)頻的優(yōu)化配置及控制策略研究.pdf

1、風(fēng)電具有波動性和不確定性且不具備傳統(tǒng)電源的慣性響應(yīng)特性，大規(guī)模接入后會顯著加劇電網(wǎng)調(diào)頻壓力，尤其是當(dāng)含大規(guī)模風(fēng)電的電網(wǎng)發(fā)生沖擊性負(fù)荷擾動時，傳統(tǒng)電源的響應(yīng)速度將難以滿足調(diào)頻需求，該問題已成為電網(wǎng)接納大規(guī)模風(fēng)電的主要制約因素之一。因此，為緩解間歇式電源并網(wǎng)瓶頸并改善電網(wǎng)頻率指標(biāo)，有必要引入新的輔助調(diào)頻手段，而儲能電池的快速響應(yīng)特性使其在參與電網(wǎng)調(diào)頻方面具有優(yōu)勢。本文在傳統(tǒng)調(diào)頻的基礎(chǔ)上，探索了儲能電池參與電網(wǎng)調(diào)頻的方法，研究了面向電網(wǎng)調(diào)頻的

2、儲能電池仿真模型、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評估模型和容量優(yōu)化配置及其參與調(diào)頻的動作時機(jī)與深度，并研發(fā)了儲能電池參與電網(wǎng)調(diào)頻的分析與控制軟件，主要研究內(nèi)容如下:
　　1、構(gòu)建了一種面向電網(wǎng)調(diào)頻的儲能電池仿真模型。通過分析一、二次調(diào)頻工況的充放電頻率和幅值特點，得到了儲能電池的出力特征;基于儲能電池的電磁暫態(tài)模型，提出了一種滿足電網(wǎng)調(diào)頻研究需求的仿真模型;采用多個不同磷酸鐵鋰電池的實驗數(shù)據(jù)，辨識了仿真模型的參數(shù)，分析了儲能電池的不同初始荷電狀態(tài)和脈沖

3、電流運行方式對模型參數(shù)的影響;在一定情況下將該模型進(jìn)一步簡化，基于調(diào)頻工況仿真驗證了簡化模型對電網(wǎng)調(diào)頻研究需求的適用性。
　　2、提出了一種儲能電池參與含風(fēng)電電網(wǎng)調(diào)頻的容量優(yōu)化配置方法。闡述了儲能電池功率和容量設(shè)計的通用方法;通過結(jié)合儲能電池的仿真模型和儲能電池參與一、二次調(diào)頻的方法，并計及PCS的功率轉(zhuǎn)換效率和電池儲能設(shè)備的充放電效率，得到儲能電池的物理特性模型;通過分析儲能電池在調(diào)頻運行過程中的成本和效益，基于全壽命周期理論，

4、運用凈現(xiàn)值法構(gòu)建了儲能電池參與電網(wǎng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)評估模型，結(jié)合物理特性模型形成了儲能電池的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評估模型。設(shè)計了一種儲能電池參與一、二次調(diào)頻的充放電策略，在此基礎(chǔ)上，考慮受風(fēng)電出力波動影響的電網(wǎng)綜合負(fù)荷，從與之對應(yīng)的電網(wǎng)頻率和區(qū)域控制誤差(ACE)信號波動特性出發(fā)，在確定的電網(wǎng)調(diào)頻及儲能電池運行要求約束下，得出調(diào)頻效果最優(yōu)、經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)以及兩者綜合最優(yōu)目標(biāo)下的儲能電池容量配置方案。
　　3、提出了一種儲能電池參與一次調(diào)頻的控制策略。在

5、復(fù)頻域中利用靈敏度原理，分析了含儲能電池參與一次調(diào)頻的區(qū)域電網(wǎng)頻率特性，據(jù)此提出了一種結(jié)合慣性控制和下垂控制的儲能電池綜合控制模式;在時域中依據(jù)靈敏度原理和調(diào)頻評估指標(biāo)，推導(dǎo)了儲能電池參與一次調(diào)頻的時域頻率響應(yīng)特性，分析了確定合理動作時機(jī)應(yīng)滿足的條件，結(jié)合該條件給出了儲能電池的動作時機(jī)及相應(yīng)的控制模式;結(jié)合調(diào)頻評估指標(biāo)要求確定了動作深度，給出了儲能電池的額定功率與動作深度之間的關(guān)系，并分析了對應(yīng)的容量需求;最后形成了考慮動作時機(jī)與深度的

6、儲能電池控制策略并給出相應(yīng)的實現(xiàn)流程。以某典型電網(wǎng)的參考事故為初始條件，仿真驗證了所提控制策略的有效性及合理性。
　　4、提出了一種儲能電池參與二次調(diào)頻的控制策略。基于所提的區(qū)域控制誤差(ACE)信號分配模式和傳統(tǒng)的區(qū)域控制需求(ARR)信號分配模式，在復(fù)頻域中利用靈敏度原理分析了含儲能電池參與二次調(diào)頻的區(qū)域電網(wǎng)頻率特性，據(jù)此提出了確定儲能電池動作時機(jī)及調(diào)節(jié)模式的方法;計及時域中儲能電池的能量限制和傳統(tǒng)電源的爬坡速率限制，依據(jù)動態(tài)

7、調(diào)頻容量指標(biāo)，提出了確定儲能電池動作深度的方法;最后形成了考慮動作時機(jī)與深度的儲能電池控制策略并給出相應(yīng)的實現(xiàn)流程。結(jié)合實際電網(wǎng)的階躍擾動工況，仿真驗證了所提儲能電池控制策略的有效性及合理性。
　　5、研發(fā)了儲能電池參與電網(wǎng)調(diào)頻的分析與控制軟件。該軟件包含功能如下:含風(fēng)電的綜合負(fù)荷特性分析;面向電網(wǎng)調(diào)頻的儲能電池仿真模型構(gòu)建;儲能電池參與一、二次調(diào)頻的容量優(yōu)化配置;考慮儲能電池參與一、二次調(diào)頻動作時機(jī)與深度的控制策略設(shè)計。該平臺源