大规模储能参与电网调频的双层控制策略

发布时间：2021-09-25 12:30

　　风电等可再生能源大规模并网,其间歇性和波动性的出力特性会给电网带来机组调频容量不充足、调频效果不理想等调频问题。为此,文中提出一种大规模储能参与电网调频的双层控制策略。首先,基于复频域分析提出区域调节需求信号分配模式和区域控制误差信号分配模式的切换时机判据。然后,全面考虑不同调频电源的技术特征,提出大规模电池储能和火电机组协调响应系统自动发电控制指令的双层控制策略,在上层基于电源调频成本函数实现多约束条件下的功率经济分配,在下层基于模型预测控制实现频率分布式优化控制。最后,通过仿真验证了文中所提策略的经济性和有效性。 

【文章来源】：电力系统自动化. 2020,44(19)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

基于ACE和ARR分配模式的电网频率响应模型

当调频责任分配模块确定了火电机组和BESS的出力后，ACE(s）和ARR(s）的时域响应曲线如图2所示。可以看到ARR信号的生成相较于ACE信号多了一个积分环节，负荷发生扰动时，ARR(s）的幅值一开始会由于积分环节的缓冲作用而小于ACE(s），若是前期采用基于ARR信号分配模式，则调频电源承担的调频责任变小，系统无法及时跟踪负荷扰动。随着调频电源的运行，频率偏差减小，ACE(s）的幅值会逐渐小于经过积分环节后的ARR(s），因此中后期采用基于ARR信号分配模式才能缩短系统频率恢复时间。为了不让调频信号幅值在模式切换前后相差过大而导致调频电源出力和系统频率出现大的波动，本文采用ACE(s）和ARR(s）时域响应曲线的相交点作为调频信号分配模式的切换时机判据。当调频过程开始时，首先，采用基于ACE信号分配的模式；然后，按第2章的策略确定各调频电源二次调频的出力，将调频电源的出力代入式（6）所描述的调频信号切换时机判据中，实时检测ST的过零时刻。若ST小于零则继续基于ACE信号分配，否则转换为基于ARR信号分配模式。

在MATLAB/Simulink平台中建立如图1所示的系统频率响应模型，调频信号分配模式可进行切换。模型中再热式火电机组的额定功率为750 MW，机组调频备用容量为-60～60 MW，机组爬坡率为22.5 MW/min，机组功率偏移成本系数为3。3个BESS（分别记为BESS1,BESS2,BESS3）的额定功率和容量分别为40 MW/40 MW?h,30 MW/20 MW?h,20 MW/5 MW?h，充放电效率分别为0.95,0.8,0.9,BESS功率成本系数分别为1,0.7,0.5,SOC偏移成本系数分别为0.05,0.035,0.2。模型以100 MW为基准值进行标幺化。MPC中采样周期为0.1 s，控制时域为2，预测时域为15，输出加权矩阵为[1,0.7,0.7,0.7,0.7]，控制加权矩阵为[0.1,0.1,0.1,0.1]。其余参数见附录A表A1。3.2 调频信号分配模式结果分析


本文编号：3409745