一种多资源频率响应中电化学储能两类调节参数选择与设定方法技术

一种多资源频率响应中电化学储能两类调节参数选择与设定方法，首先，根据电力系统频率最低值计算方法搭建系统频率响应SFR模型，在上述模型基础上加入储能，搭建含储能的系统频率响应模型。其次，对其进行仿真，分析储能两种调节参数改变对系统频率响应的影响。最后，搭建含火电机组、水电机组的ASF模型，并加入储能，搭建储能与多资源ASF共同响应的调频模型，对其进行仿真分析。本发明专利技术在SFR模型及ASF模型中加入储能，构成含储能的SFR模型及储能与多资源ASF共同响应的调频模型，根据新模型中储能两种调节参数变化对系统频率响应的影响，为储能参与电力系统调频工作的参数选择与确定提出指导，对储能在电力系统调频工作中的应用方式具有重要参考意义。方式具有重要参考意义。方式具有重要参考意义。

【技术实现步骤摘要】
一种多资源频率响应中电化学储能两类调节参数选择与设定方法


[0001]本专利技术属于电化学储能模拟火电机组参与电力系统一次调频
，涉及一种多资源 频率响应中，电化学储能的下垂控制系数与一次调频死区的选择与设定方法。

技术介绍

[0002]我国正处于能源结构转型的关键时期，数据显示，辽宁2020年新能源综合利用率达到 99.22％，同年年底辽宁全省清洁能源装机容量占比达36.96％，辽宁力争在2025年实现全省 非化石能源总装机容量比例达到50％以上。由于新能源当中某些自然资源的随机性、波动性 以及不确定性，此类资源发电上网电量的逐步增加加剧了电力系统的频率波动，电网调峰运 行峰谷差也逐年增大，功率缺失也使得电网的频率稳定风险增加，因此对系统频率稳定性也 提出了更高的要求。
[0003]电力系统的频率调节方式大都是通过水电机组和专门的火电机组进行调频。水电机组的 工作受到季节和地理条件的限制，新能源的大规模接入又使得电力系统当中火电机组的惯量 逐渐减小，抑制频率快速变化的能力逐渐减弱，惯性响应能力下降。此外，发电机组的调速 器存在一定的调频死区，虽然发电机组调速器死区的存在，能够避免电力系统频率受到微小 扰动时的频繁动作，减小这些微小扰动对电网及设备运行稳定性的影响，但是随着新能源渗 透比例提高对系统频率稳定性要求的提高，发电机组的调速器死区容易造成一次调频不够及 时，同时机械死区、传输信号等影响因素也会致使发电机组出力变化滞后。大唐东北电力试 验研究院有限公司对火电机组一次调频原因与优化分析当中，对黑龙江省部分主流机型的一 次调频进行考核，汇总得到一次调频存在小于规定响应速度且动作幅度不足等问题。
[0004]储能具有响应速度快、可双向调节、可精确控制等优点，它可在电力系统承担不同的角 色，能够应用于平抑发电及负荷波动，提升发电机组灵活调节能力，并且它在电网调频方面 有着显著的优势，因此利用储能进行调频是当前的一种重要手段。近年来，世界主要国家正 在密集开展储能研究工作，我国也积极推进储能技术研究和产业发展。但现有针对储能参与 电力系统辅助服务的研究中，多数都是从储能元件侧针对如何控制储能参与调频的角度开展 研究，部分研究在储能参与调频时考虑自身荷电状态的变化以优化储能充放电过程，也有研 究通过改变储能充放电速率进而调整自身的调频能力，综合考虑储能的调整速率与调频死区 的研究并不常见。此外，在系统调度层面进行的储能运行调度中，较少将储能与常规机组进 行协调，没有充分利用储能的优势。现有的一种考虑储能动作边界的快速调频控制方法中提 出了减小储能调频死区能够提高调频效果并改善了火电机组频繁动作的方法，但是该方法没 有指出储能参与调频可能会抑制发电机组调频出力的情况。将储能置于系统层面，或令储能 根据电网需求进行响应，根据企业负荷特性和经济性实时调用储能电站，能够实现储能资源 的精细化调配令其自动进行需求响应，经济效益与社会效益显著。因此，理应利用储能在调 频方面的优势，通过改变储能的多种调节参数精
细化调配储能，保证电力系统的频率安全。
[0005]本专利技术提出了一种多资源频率响应中电化学储能的下垂控制系数与一次调频死区的选择 与设定方法。该方法基于系统调度层面精细化调用储能，综合考虑储能参与多资源系统频率 响应时，其下垂控制系数与一次调频死区发生变化对电力系统频率以及其余资源发电出力的 影响。该方法为储能参与系统频率响应时，是否选择考虑其调频死区的调整以及如何设定其 下垂控制系数提出了参考依据，对储能在电力系统调频工作中的应用方式具有重要意义。

技术实现思路

[0006]在可再生能源接入电网比例升高而对系统频率稳定性提出更高要求的形势下，水电机组 调频工作易受季节和地理条件限制，且常规发电机组的机械死区、调速器死区易使发电机组 一次调频响应速度慢等问题对电力系统频率的影响日益显著。针对上述问题，本专利技术利用电 化学储能进行一次调频，在系统调度层面分析储能的下垂控制系数、一次调频死区对系统调 频性能以及其余资源发电出力的影响，为储能与多种资源共同进行频率响应时，是否选择考 虑其调频死区的调整以及如何设定其下垂控制系数提出参考依据。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种多资源频率响应中电化学储能两类调节参数选择与设定方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1：根据已有的电力系统频率最低值计算方法搭建系统频率响应SFR(SystemFrequency Response)模型，用于分析储能不同参数对储能一次调节性能的影响。所述的系统 频率响应SFR模型，将多台火电机组聚合等值成单台原动机－调速器来近似模拟系统中所有 原动机－调速器的动态。
[0010]SFR模型中，以系统中负荷扰动功率与系统总负荷的比值表示系统功率缺额P
SP
，发电机 组转速偏移量为Δω。模型给定P
SP
的功率缺额后，功率缺额经过惯性响应使Δω发生改变，Δω 超过火电机组调速器死区后，火电机组调速器动作进行一次调频。
[0011]系统频率响应SFR模型中进行如下定义：F
H
为高压缸功率系数；T
R
为再热时间常数；R 为调速器调差系数；K
m
＝F
P
(1
‑
f
SR
)，K
m
为机械功率增益因子，F
P
为功率因数，f
SR
为备用率； H为发电机的总惯性时间常数；D为发电机的等效阻尼系数。
[0012]步骤2：在步骤1得到的系统频率响应SFR模型基础上加入储能，仅对储能进行虚拟下 垂控制并考虑其下垂控制系数与一次调频死区可变，搭建含储能的SFR模型。在系统频率响 应SFR模型中加入储能且仅对储能进行虚拟下垂控制意味着储能仅进行一次调频而不参与惯 性响应，因此不需要更改系统的惯性系数H，仅在系统频率响应SFR模型基础上加入储能的 传递函数及储能一次调频死区调整模块即可。
[0013]含储能的SFR模型中进行如下定义：储能的时间常数为T
b
；储能下垂控制系数为K
b
； 储能一次调频死区(以常规发电机组的调速器死区为基准值，即1.0dB＝0.033Hz)为dB。对 储能进行虚拟下垂控制如式(1)所示，式中ΔP
b
为储能一次调频功率；Δf为系统频差。
[0014][0015]步骤3：对步骤2得到的含储能的SFR模型进行仿真，分析储能两种调节参数改变对
系 统频率响应的影响，具体如下：
[0016]分析储能下垂控制系数改变对系统频率响应的影响时，对系统给定相同的功率扰动，固 定储能的一次调频死区，逐步增加储能的下垂控制系数，分析系统最大频差是否减小，并观 察火电机组出力的变化。
[0017]分析储能一次调频死区改变对系统频率响应的影响时，对系统给定与分析储能下垂控制 系数时相同的功率扰动，固定储本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多资源频率响应中电化学储能两类调节参数选择与设定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据已有的电力系统频率最低值计算方法搭建系统频率响应SFR模型，用于分析储能不同参数对储能一次调节性能的影响；该系统频率响应SFR模型，将多台火电机组聚合等值成单台原动机－调速器来近似模拟系统中所有原动机－调速器的动态；所述SFR模型中，以系统中负荷扰动功率与系统总负荷的比值表示系统功率缺额P
SP
，发电机组转速偏移量为Δω；模型给定P
SP
的功率缺额后，功率缺额经过惯性响应使Δω发生改变，Δω超过火电机组调速器死区后，火电机组调速器动作进行一次调频；步骤2：在步骤1得到的系统频率响应SFR模型基础上加入储能，仅对储能进行虚拟下垂控制并考虑其下垂控制系数与一次调频死区可变，不更改系统的惯性系数H，仅在系统频率响应SFR模型基础上加入储能的传递函数及储能一次调频死区调整模块，进而搭建含储能的SFR模型；对储能进行虚拟下垂控制如式(1)所示；式(1)中：K
b
为储能下垂控制系数；dB为储能一次调频死区；ΔP
b
为储能一次调频功率；Δf为系统频差；步骤3：对步骤2得到的含储能的SFR模型进行仿真，分析储能两种调节参数改变对系统频率响应的影响，具体如下：分析储能下垂控制系数改变对系统频率响应的影响时，对系统给定相同的功率扰动，固定储能的一次调频死区，逐步增加储能的下垂控制系数，分析系统最大频差是否减小，并观察火电机组出力的变化；分析储能一次调频死区改变对系统频率响应的影响时，对系统给定与分析储能下垂控制系数时相同的功率扰动，固定储能的下垂控制系数，逐步减小储能的一次调频死区，分析系统最大频差是否减小，观察火电机组出力的变化；对比储能两种参数变化对系统最大频差以及火电机组出力的影响程度；步骤4：根据传统的平均系统频率ASF模型搭建含火电机组、水电机组的ASF模型：所述的含火电机组、水电机组的ASF模型中，将所有火电机组以及水电机组的惯性等效为一个系统惯性，但保留各个机组传递函数而不进行等效，仅对各机组输出功率按容量占比乘上一个功率分配系数；含火电机组、水电机组的ASF模型中：火电机组采用IEEEG1模型、水电机组采用IEEEG3模型，第i台火电机组的传递函数采用G
i
(s)表示，水电机组的传...

【专利技术属性】
技术研发人员：周校聿，刘娆，王海霞，巴宇，鲍福增，常燕南，李卫东，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：