混合儲能輔助機組參與調(diào)頻的優(yōu)化控制與容量配置.pdf

1、隨著科技進步和經(jīng)濟高速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模也在不斷擴大，國民生產(chǎn)對電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的要求逐漸提高。同時，為了應對環(huán)境污染和化石能源枯竭等問題，具有間歇性和波動性功率輸出特性的可再生能源大量并網(wǎng)運行，對電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定造成較大沖擊。傳統(tǒng)機組的調(diào)頻容量、調(diào)頻效果和調(diào)頻成本越來越不能滿足當前電網(wǎng)發(fā)展的需求。在此背景下，如何在大互聯(lián)電力系統(tǒng)及可再生能源高滲透并網(wǎng)條件下保持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定已經(jīng)成為目前研究的熱點。儲能系統(tǒng)具有的快速、精確、瞬時吞吐量大的功率充

2、放特點，能夠較好地滿足電網(wǎng)的調(diào)頻需求。將儲能系統(tǒng)引入調(diào)頻領域參與頻率調(diào)節(jié)具有一定的理論意義和現(xiàn)實意義。因此，有必要對儲能系統(tǒng)參與系統(tǒng)調(diào)頻的控制策略、充放電策略和容量優(yōu)化配置進行研究分析。
　　論文在總結本領域研究現(xiàn)狀的基礎上，提出將儲能系統(tǒng)引入發(fā)電側，與傳統(tǒng)機組協(xié)調(diào)配合共同參與頻率調(diào)節(jié)，該方式可充分利用原有火電機組的調(diào)頻能力，同時兼顧儲能系統(tǒng)的昂貴成本，有效限制儲能系統(tǒng)的容量。為此，論文主要完成了以下四方面的工作：
　　首先

3、，對機組進行頻率調(diào)節(jié)的原理進行簡要概述，并分析機組投入一、二次調(diào)頻對機組本身運行的影響;對不同儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟性能參數(shù)對比分析，并確定以鉛酸電池（Valve Regulated Lead Acid，VRLA）和全釩液流電池(Vanadium RedoxFlow Battery，VRB)組成的混合儲能系統(tǒng);給出儲能系統(tǒng)的數(shù)學模型，并對控制框圖進行了推導分析。
　　其次，對傳統(tǒng)機組在一次調(diào)頻中出現(xiàn)的汽門反向調(diào)節(jié)現(xiàn)象進行分析，并提出一種新

4、的儲能系統(tǒng)控制策略用于消除汽門反調(diào)現(xiàn)象;建立控制策略的傳遞函數(shù)并進行分析;通過仿真算例驗證，表明該控制策略可以較好地抑制一次調(diào)頻的反調(diào)現(xiàn)象。
　　再次，以單機組參與自動發(fā)電控制(Automatic Generation Control，AGC)過程為研究對象，綜合考慮混合儲能系統(tǒng)的運行特點和傳統(tǒng)機組的調(diào)頻特點，提出儲能系統(tǒng)運行的正常場景和四種特殊場景（機組反向調(diào)節(jié)、機組出力死區(qū)振蕩、儲能系統(tǒng)過充過放和儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)越限），并針對

5、不同場景建立相應的充放電策略。通過實際運行數(shù)據(jù)進行算例分析，結果表明本文提出的儲能系統(tǒng)充放電策略可以較好的響應調(diào)度中心下發(fā)的AGC指令，提高調(diào)頻效果。
　　最后，針對混合儲能輔助機組參與AGC的容量優(yōu)化問題，構建了考慮發(fā)電廠輔助服務補償指標的儲能系統(tǒng)容量優(yōu)化計算模型。該模型綜合考慮儲能系統(tǒng)投資、維護成本和參與AGC調(diào)節(jié)補償收益的制約關系，引入KP指標（AGC調(diào)頻性能指標）、儲能系統(tǒng)投資函數(shù)和懲罰函數(shù)，確立了以發(fā)電機組盈利最大為目標