混合儲(chǔ)能輔助機(jī)組參與調(diào)頻的優(yōu)化控制與容量配置.pdf

1、隨著科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，國民生產(chǎn)對(duì)電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的要求逐漸提高。同時(shí)，為了應(yīng)對(duì)環(huán)境污染和化石能源枯竭等問題，具有間歇性和波動(dòng)性功率輸出特性的可再生能源大量并網(wǎng)運(yùn)行，對(duì)電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定造成較大沖擊。傳統(tǒng)機(jī)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(dāng)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(diǎn)。儲(chǔ)能系統(tǒng)具有的快速、精確、瞬時(shí)吞吐量大的功率充

2、放特點(diǎn)，能夠較好地滿足電網(wǎng)的調(diào)頻需求。將儲(chǔ)能系統(tǒng)引入調(diào)頻領(lǐng)域參與頻率調(diào)節(jié)具有一定的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。因此，有必要對(duì)儲(chǔ)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?jī)?yōu)化配置進(jìn)行研究分析。
　　論文在總結(jié)本領(lǐng)域研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出將儲(chǔ)能系統(tǒng)引入發(fā)電側(cè)，與傳統(tǒng)機(jī)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(jī)組的調(diào)頻能力，同時(shí)兼顧儲(chǔ)能系統(tǒng)的昂貴成本，有效限制儲(chǔ)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(duì)機(jī)組進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)的原理進(jìn)行簡(jiǎn)要概述，并分析機(jī)組投入一、二次調(diào)頻對(duì)機(jī)組本身運(yùn)行的影響;對(duì)不同儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能參數(shù)對(duì)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(chǔ)能系統(tǒng);給出儲(chǔ)能系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)控制框圖進(jìn)行了推導(dǎo)分析。
　　其次，對(duì)傳統(tǒng)機(jī)組在一次調(diào)頻中出現(xiàn)的汽門反向調(diào)節(jié)現(xiàn)象進(jìn)行分析，并提出一種新

4、的儲(chǔ)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(jìn)行分析;通過仿真算例驗(yàn)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(jī)組參與自動(dòng)發(fā)電控制(Automatic Generation Control，AGC)過程為研究對(duì)象，綜合考慮混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)和傳統(tǒng)機(jī)組的調(diào)頻特點(diǎn)，提出儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行的正常場(chǎng)景和四種特殊場(chǎng)景（機(jī)組反向調(diào)節(jié)、機(jī)組出力死區(qū)振蕩、儲(chǔ)能系統(tǒng)過充過放和儲(chǔ)能系統(tǒng)荷電狀態(tài)越限），并針對(duì)

5、不同場(chǎng)景建立相應(yīng)的充放電策略。通過實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行算例分析，結(jié)果表明本文提出的儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電策略可以較好的響應(yīng)調(diào)度中心下發(fā)的AGC指令，提高調(diào)頻效果。
　　最后，針對(duì)混合儲(chǔ)能輔助機(jī)組參與AGC的容量?jī)?yōu)化問題，構(gòu)建了考慮發(fā)電廠輔助服務(wù)補(bǔ)償指標(biāo)的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化計(jì)算模型。該模型綜合考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)投資、維護(hù)成本和參與AGC調(diào)節(jié)補(bǔ)償收益的制約關(guān)系，引入KP指標(biāo)（AGC調(diào)頻性能指標(biāo)）、儲(chǔ)能系統(tǒng)投資函數(shù)和懲罰函數(shù)，確立了以發(fā)電機(jī)組盈利最大為目標(biāo)