电池储能参与电网调频综合自适应控制策略研究

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目前,发展风光等新能源替代化石能源已成为各国发展的趋势。由于风电和光伏的并网功率受风速和光照等自然环境影响具有随机波动等特点,大规模并网时加剧了电网功率不平衡,从而加重了电网调频的压力。传统火电调频机组由于转子巨大惯性导致的功率爬坡速率低、响应速度慢且功率响应不精确等缺点已经难以满足高渗透风光并网系统的调频需求。与此同时,电池储能技术具有快速响应、精准跟踪指令和无功率爬坡率限制等优点,在电网调频应用场景中配合常规火电机组参与电网调频得到快速发展。本文研究储能参与调频的综合自适应控制策略。首先介绍新能源大规模并网现状和其对系统频率的影响,以及储能作为优质调频资源在示范工程中应用现状,并分析了电池储能系统参与电网调频的国内外研究现状,并对其问题进行了总结。其次,从电网调频机理出发,采用小波分析法提取影响系统一次调频、二次调频的功率波动,并定义波动性指标对风电功率波动进行分析和评价;建立含电池储能系统的区域电网频率响应模型,并从频率特性上分析储能参与一次调频控制方式对高风电渗透率电网的改善作用。然后,通过对储能参与电网一次调频的两种控制策略在时域上的控制特点进行研究,根据两种控制方式各自的控制特点和效果,划分一次调频的频率变化曲线的时段,并考虑两种控制方式的平滑性,提出了自适应一次调频控制策略。以维持储能荷电状态在合理区间为目标,提出了储能能量自恢复控制策略,并考虑调频策略和恢复策略的冲突性,引入惩罚系数对储能恢复功率进行约束。结合两部分控制策略,提出了以调频为主,恢复为辅的综合自适应控制策略。通过多工况仿真验证,结果表明综合自适应调频控制策略的合理性和有效性。最后,考虑到储能参与一次调频属于无偿调频,而储能参与二次调频属于有偿调频,结合储能荷电状态和储能参与电网调频力度,设计储能基准功率动态调整的区域需求信号分配策略。提出了根据储能的荷电状态调整储能的基准功率值的策略,使储能在不同的荷电状态下具有不同的调节容量,从而减缓储能荷电状态的变化。同时采用基于优先级的区域需求信号分配策略,以储能作为第一优先级,提高储能的参与电网调频的参与度获得更大收益,且利用储能的快速响应性加快系统频率恢复速度。通过仿真验证,结果表明其合理性和有效性。
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