储能电源参与电力系统调频的控制策略研究文献综述

 2023-08-10 16:08:01

文献综述(或调研报告):

1.国内外电网调频现状与研究

最早的关于一、二次调频的机制研究,是建立在Elgerd对热电机组两区域互联模型的研究上的,进行了对负荷频率控制(Load Frequency Control,LFC)的相关研究。之后便不断有对该基础模型的完善工作,如考虑实际发电情况中的调速器具有调频死区、机组出力爬坡条件等情况。自动发电控制(Automatic Generator Control,AGC)是上世纪七十年代由IEEE发布的相关技术指标,这一定义主要是针对二次调频的。各电力行业发展强国均对调频过程有较高的技术指标,也有足够的调节措施保证该过程的正确平稳运行。

现在主要有两种手段应用于一次调频,包括协调控制系统(Coordinated Control System,CCS)和汽轮机数字电液控制系统(Digital Electric Hydraulic Control System,DEH)。这两种方法是目前进行一次调频控制的主流。DEH通过控制液压阀门,完成对机组内部转速、压力等物理量的控制,优点在于反应灵敏,动作迅速,缺点在于超调量较大且于频率标准值有一定偏差。CCS主要通过对上级调度指令和系统频率偏差值进行整合、计算,发出对负荷的控制指令,也参与控制蒸汽压力信号,改变锅炉的燃烧情况。虽然此种控制方式的时间较长,但是锅炉的主汽压保持相对稳定。二次调频的控制策略主要有两种,其中一种是AGC策略,另一种是调度以当前区域内的系统潮流与频率进行计算,将调度命令发布给各具有调频功能的机组,进而调整调频发电出力所占的比重。

2.在电力系统调频中引入储能电源的必要性分析

2.1当前电力系统调频存在的问题

随着我国电力事业的不断发展,各区域电力系统间的联系不断增加,在电网中引进了部分不能稳定出力的清洁能源,区域间大功率高电压交流或直流联络线在发生故障时,对整个电网的频率影响较大。这导致本来负担于调频的机组容量更加紧张。传统的火电与水电机组调频方式均在此条件下有一定的缺陷。火电机组的调节时间过长,爬坡速率过低,导致对调度发布的调频指令跟踪具有一定延迟,甚至导致对频率偏差的反向调节。水电机组的调频容量受时间和空间影响较大,导致水电机组的调频能力有极大限制。

2.2储能电源进行调频的可行性

储能电源依靠不同的原理可大致分为电化学储能、机械储能、电储能、热储能等。其中,电化学储能主要是各种电池,如钠硫电池、锂电池及锂离子电池、液流电池、铅酸电池;机械储能包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等;电储能包括超级电容器储能、超导储能等。储能电源的主要优势在于,其响应速度较快且便于精准控制,最终投入调频过程的功率较为稳定,又节省了一部分调频所用的机组容量。

3.储能电源的部分调频应用

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