电池储能参与电力系统调峰调频的建模与仿真

现代电网一直在朝着长距离、特高压和强互联的方向发展,其规模越来越庞大,联系越来越紧密,结构越来越复杂。这也使得其面临着更大的风险,同时随着电力市场化改革的推进,越来越多的可再生能源被添加到电网中,可再生能源的间歇性和波动性特点将导致不可忽略的频率偏移,引起电力系统频率稳定性问题。传统的调频方式具有其局限性,已经无法满足现代电力系统的调频需求,因此急需研究一定的辅助调频手段用于改善可再生能源并网带来的频率问题。电池储能则提供了更加新颖和有前景的解决方法,因为其在任何负荷条件下,都可以辅助纠正发电侧和需求侧之间的差值。电池储能由于具有快速的功率响应和极高的调节精度,可应用于负荷频率调节和削峰填谷等多个领域。首先本文介绍了电力系统调频的相关原理,简要阐述了自动发电控制系统(AGC)的工作流程和相关性能参数,同时建立两区域互联电网的调频仿真模型,随后阐述了电池储能参与电力系统调频的基本原理。在电池储能参与调频的研究中,先是建立电池储能的调频模型,提出一次调频的下垂控制策略,接着在MATLAB/Simulink环境下将电池模型与传统PID控制器进行仿真对比,验证其在两区域互联电网模型中,在最大频率偏差量和调节时间上更加优越。接着在电池储能调频模型中引入模糊PID控制策略,阐述了模糊PID控制的相关原理并给出具体的设计过程,之后的仿真结果证明了其相比于传统PID控制器具有更优秀的调频动态特性。之后,我们考虑用电负荷需求、光伏发电以及可调度容量对储能调度的约束,根据光伏电量消纳以及削峰填谷降低用电成本的需求,结合具体的园区电网情境,分别建立基于峰谷差率最低以及用能成本最小的电池储能调度模型,权重系数的引入可以将多目标问题转化为单目标问题,利用动态规划方法可以有效消纳富余电量、并降低用电成本。本文的创新点在于在电池储能调频模型中引入了模糊PID控制算法,其具有更优异的调频性能。同时在电池储能参与调峰研究中引入两种不同目标函数的调度模型,并通过权重系数将多目标优化问题简化。