電池儲能參與電力系統(tǒng)調頻研究.pdf

1、風力和太陽能光伏發(fā)電的輸出功率具有波動性和不確定性，其大規(guī)模并網(wǎng)會給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來重大挑戰(zhàn)。與此同時，常規(guī)調頻電源響應慢、爬坡速率低，已不能完全滿足電力系統(tǒng)快速發(fā)展及新能源接入的需求。如何在新能源發(fā)電高滲透率條件下確保電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定已成為中國電網(wǎng)面臨的新挑戰(zhàn)之一。
　　近年來，各種電力儲能技術的快速發(fā)展為解決這些問題帶來了新的契機，其中的電池儲能技術，作為儲能家族中技術較為成熟的一員，具有快速精確的功率跟蹤能力，能為電力系

2、統(tǒng)提供優(yōu)質的調頻服務，比常規(guī)調頻電源更加高效，為常規(guī)電網(wǎng)調頻所面臨的困境提供了一種新的輔助調頻手段。
　　本文首先介紹了電力系統(tǒng)一、二次調頻的機理和基本概念，根據(jù)實際電力系統(tǒng)的物理結構和工作模式，系統(tǒng)地分析總結了電網(wǎng)調頻仿真模型中的區(qū)域等效方法，構建了常規(guī)電力系統(tǒng)調頻的區(qū)域等效模型;在深入分析區(qū)域等效模型所涉及的各環(huán)節(jié)基本特點的基礎上，指出了現(xiàn)有模型存在的缺陷，進而提出了一個可以反映機組出力約束、互聯(lián)系統(tǒng)聯(lián)絡線功率約束、一、二次調

3、頻解耦控制以及通信時延等主要影響因素的兩區(qū)域4機組互聯(lián)電網(wǎng)的調頻仿真模型;在深入分析電池儲能電源工作原理、內部結構及其傳統(tǒng)調頻模型的基礎上，提取了電池儲能系統(tǒng)在調頻場景下的主導特性參數(shù)，從電池單體集成角度出發(fā)建立了一種改進型電池儲能電源調頻模型。
　　然后，以湖南電網(wǎng)冬小運行方式下的開機情況為基礎，建立了長株潭三區(qū)域互聯(lián)系統(tǒng)的等效模型并驗證了模型對該區(qū)域頻率特性的描述能力，證明了基于該模型仿真研究的有效性。在此基礎上，深入分析了區(qū)

4、域電網(wǎng)及常規(guī)電源的調頻特性，挖掘了傳統(tǒng)調頻技術的特點及所存在的固有缺陷，重點分析了儲能電源參與電力調頻的需求及潛在應用工況。
　　針對含電池儲能電源的負荷頻率控制協(xié)調問題，在一次調頻場景下，完善了儲能固定頻率調節(jié)效應系數(shù)的確定方法，提出了變頻率調節(jié)效應系數(shù)的控制策略并驗證了該控制策略的優(yōu)勢;在二次調頻場景下，構建了基于預測控制理論(MPC)的含電池儲能電源的調頻協(xié)調控制體系，并結合長株潭三區(qū)域互聯(lián)系統(tǒng)空間狀態(tài)方程進行仿真，驗證了該