提升电网惯性与一次调频性能的储能容量配置方法

发布时间：2021-07-12 03:39

　　风电、光伏等新能源机组取代同步发电机组接入电网,使电网的惯性和一次调频备用容量下降,电网频率的暂态稳定性也随之下降。针对这一问题,通过分析储能控制器系数与电网频率动态之间的关系,提出了一种定量配置储能的方法。该方法能够维持新能源机组取代传统机组接入前后,系统惯性大小以及一次调频能力不变。同时,针对新能源机组输出功率的波动性会导致承担的负荷低于装机容量的问题,文章进一步根据新能源电站历史输出功率数据,通过设置置信水平的方式来确定储能容量大小,从而提升储能配置的经济性。仿真结果表明,所提储能配置方法能够定量补偿电网的惯性大小和一次调频备用容量,有效提升电网频率的暂态稳定性。 

【文章来源】：电力建设. 2020,41(10)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

储能惯性和一次调频控制框图

不同工况下，系统频率的变化情况不同，一次调频输出的功率变化也不同。不同功率缺额时，储能一次调频输出功率的曲线如图2所示。当功率缺额较少(Case1)时，储能输出功率不会饱和，此时输出的能量较少;当功率缺额增大(Case2)时，储能输出功率会有一部分处于非线性饱和区;当功率缺额较大(Case3)时，由于频率下跌程度较大，储能输出的功率会持续处于饱和状态，此时需要储能输出的能量较大。同时，由于电力系统多机运行的频率响应比较复杂，系统频率的变化比较难以用简单的基本函数描述，储能的输出功率瞬时值也因此难以衡量。为了保证电力系统运行的可靠性，本文在设计储能参与一次调频的时候，考虑充放电效率及储能荷电状态(state of charge,SOC)限制，选取20%的裕度，储能的容量可以表示为

根据国内某风电场一年的出力数据，确定风电场输出功率水平。时间采样间隔为15 min，数据个数为30 394，绘制经验累积分布函数，如图4所示。当置信水平取100%时，风电场输出功率为0.912 9 pu;在置信水平为98%时，风电场输出功率为0.733 pu。由此可以看出，风电场输出功率的置信水平增加2%，风电系统输出的功率就增加约20%，风电场全年输出功率中，输出功率超过0.733 pu的概率较小。图4 风电场出力累积分布

【参考文献】：
期刊论文
[1]双馈风机虚拟惯量控制策略研究[J]. 张攀,王维庆,王海云,张公升,赫亚庆,艾祥.  可再生能源. 2018(11)
[2]以净效益最大为目标的储能电池参与二次调频的容量配置方法[J]. 汤杰,李欣然,黄际元,徐飘,何聪.  电工技术学报. 2019(05)
[3]考虑储能电池参与一次调频技术经济模型的容量配置方法[J]. 黄际元,李欣然,常敏,黎淑娟,刘卫健.  电工技术学报. 2017(21)
[4]新能源电力系统次同步振荡问题研究综述[J]. 肖湘宁,罗超,廖坤玉.  电工技术学报. 2017(06)
[5]双馈风电机组虚拟惯量控制对系统小干扰稳定性的影响[J]. 马静,李益楠,邱扬,王增平.  电力系统自动化. 2016(16)
[6]大规模储能电源参与电网调频研究综述[J]. 李欣然,黄际元,陈远扬,刘卫健.  电力系统保护与控制. 2016(07)
[7]储能参与风电场惯性响应的容量配置方法[J]. 苗福丰,唐西胜,齐智平.  电力系统自动化. 2015(20)
[8]考虑储能参与快速调频动作时机与深度的容量配置方法[J]. 黄际元,李欣然,曹一家,刘卫健.  电工技术学报. 2015(12)
[9]一种基于储能技术的风电场虚拟惯量补偿策略[J]. 刘巨,姚伟,文劲宇,艾小猛,罗卫华,黄莹.  中国电机工程学报. 2015(07)
[10]基于可变系数的双馈风机虚拟惯量与超速控制协调的风光柴微电网频率调节技术[J]. 赵晶晶,吕雪,符杨,胡晓光.  电工技术学报. 2015(05)



本文编号：3279124