飞轮储能技术在电网频率控制中的应用研究

电力系统频率质量是电能质量的重要指标,频率超出允许范围会破坏系统稳定性,影响运行安全。因此,对频率控制问题必须加以重视。随着资源环境的恶化,越来越多的间歇式能源大规模并网,其随机性给电网频率控制带来新的难题,传统调频方法常不能满足要求。储能技术的发展为缓解电网调频压力提供了可用的手段。飞轮储能技术因其快速响应、清洁高效的特点,非常适合调频应用。本文提出飞轮储能参与电网调频的方案,研究其技术可行性,讨论其容量优化配置,并进行经济性计算。首先,本文分析了传统调频方式的局限性,指出电网调频面临的调节速度慢、调频备用容量不足的问题。对此提出一种利用飞轮储能联合常规机组参与电力系统调频的方案,研究了方案的基本原理。其次,本文研究了传统调频和飞轮储能的数学模型,介绍其工作原理和技术特点,制定了基于负荷周期划分的调频责任分配方案,将调频责任分为普通和快速调频,充分发挥两种调频方式的特点,实现互补。利用MATLAB/Simulink软件搭建飞轮储能参与两区域系统调频的仿真模型进行分析,验证了方案的有效性。此外,本文基于需求分析对飞轮储能的容量优化配置问题进行研究。制定综合优化目标,分析目标函数的约束条件,建立了飞轮储能的容量优化配置模型。最后,本文对飞轮储能系统的各项成本和收益进行计算分析,通过投资收益率验证了飞轮储能参与电网调频的经济可行性。