电池储能技术在电力系统调频中的应用研究

目前全球面临着传统化石燃料发电所带来的环境污染和能源紧缺等问题,可再生能源近年来得到了快速地大规模地发展与应用。但这些可再生能源出力具有波动性和间断性,当其装机容量的增大到一定规模时,并网后会给电力系统安全稳定运行带来严峻的挑战。与此同时,传统的调频机组负荷响应速度慢、发电约束低,已不能完全满足电网快速发展及可再生能源接入的需求。然而电池储能具有响应速度快、功率吞吐能力强等特点,可与常规调频技术相结合,更为有效地完成电力系统调频任务。本文首先介绍了自动发电控制的基本原理与基本概念,然后对电力系统各部分的动态数学模型进行建模,并对影响系统调频的因素进行了仿真分析,从而构建了一个可以反应机组出力约束、互联系统联络线功率约束等因素的两区域互联系统的频率响应模型。然后基于改进的频率响应模型,进一步分析电池储能工作原理,在MATLAB/Simulink中搭建出完整的储能电源参与电力系统频率控制的仿真模型;为了更加准确分析互联系统调频性能,在系统中分别引入阶跃扰动和大规模风电两种负荷扰动方式进行仿真,通过观察系统的频率和联络线交换功率变化等动态响应情况,对比分析电池储能对调频效果的影响,仿真结果验证了电池储能技术辅助系统调频的必要性。为了补偿调频电源发电约束和备用容量不足,本文提出基于速率控制器的储能优化控制策略。该方法通过提取LFC信号中不能被传统调频电源响应的信号分量,作为储能电源的输入量,使储能系统能够更快速有效地进行功率补偿,通过与常规控制策略的对比仿真,验证了该方法能够改善电网的调频性能;然后建立储能电源参与调频的容量评估计算方法,通过算例定量地说明储能电源相比于传统调频电源在需求容量上的优势,为调频容量计算以及常规调频电源与储能电源容量配置提供一种新的思路。