電池儲(chǔ)能參與電力系統(tǒng)調(diào)頻研究.pdf

1、風(fēng)力和太陽能光伏發(fā)電的輸出功率具有波動(dòng)性和不確定性，其大規(guī)模并網(wǎng)會(huì)給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來重大挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，常規(guī)調(diào)頻電源響應(yīng)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(chǔ)能技術(shù)的快速發(fā)展為解決這些問題帶來了新的契機(jī)，其中的電池儲(chǔ)能技術(shù)，作為儲(chǔ)能家族中技術(shù)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(zhì)的調(diào)頻服務(wù)，比常規(guī)調(diào)頻電源更加高效，為常規(guī)電網(wǎng)調(diào)頻所面臨的困境提供了一種新的輔助調(diào)頻手段。
　　本文首先介紹了電力系統(tǒng)一、二次調(diào)頻的機(jī)理和基本概念，根據(jù)實(shí)際電力系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)和工作模式，系統(tǒng)地分析總結(jié)了電網(wǎng)調(diào)頻仿真模型中的區(qū)域等效方法，構(gòu)建了常規(guī)電力系統(tǒng)調(diào)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(diǎn)的基礎(chǔ)上，指出了現(xiàn)有模型存在的缺陷，進(jìn)而提出了一個(gè)可以反映機(jī)組出力約束、互聯(lián)系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線功率約束、一、二次調(diào)

3、頻解耦控制以及通信時(shí)延等主要影響因素的兩區(qū)域4機(jī)組互聯(lián)電網(wǎng)的調(diào)頻仿真模型;在深入分析電池儲(chǔ)能電源工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其傳統(tǒng)調(diào)頻模型的基礎(chǔ)上，提取了電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在調(diào)頻場景下的主導(dǎo)特性參數(shù)，從電池單體集成角度出發(fā)建立了一種改進(jìn)型電池儲(chǔ)能電源調(diào)頻模型。
　　然后，以湖南電網(wǎng)冬小運(yùn)行方式下的開機(jī)情況為基礎(chǔ)，建立了長株潭三區(qū)域互聯(lián)系統(tǒng)的等效模型并驗(yàn)證了模型對(duì)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(chǔ)上，深入分析了區(qū)

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