储能系统辅助火电机组调频的建模及控制策略研究

以清洁能源替代化石能源,逐步实现清洁能源为主、化石能源为辅的能源结构的全球能源互联网概念得到了国内外的广泛认同。然而,以风电、太阳能发电等为代表的清洁能源的出力具有波动性和随机性,大规模的并网会引起电网频率稳定问题。在国内,尤其是“三北”地区,调频电源几乎全部为火电机组,调频能力不足,调频性能也不高,而新兴储能技术具有快速、精确的功率调整特性,其辅助火电机组参与电网调频,是提高和改善电网调频能力的有效手段。本文首先分析了火电机组一、二次调频的工作机理及大规模储能系统的物理结构组成及运行控制结构,以PSCAD/EMTDC仿真软件为基础,建立了DEH调速器、汽轮机、CCS协调控制系统及锅炉的动态模型,并以上述动态模型为基础推导了适用于理论分析的简化模型;同时建立了储能系统的储能模块、VSC有源逆变器、DC/DC双向变换器的电路模型,并提出了基于贝杰龙模型将相同或相似特性的并联子系统进行简化等效的扩容电路模型。其次,结合火电机组和储能系统的各自特性,提出了基于分层控制运行结构的储能系统辅助火电机组参与一、二次调频的完整协调控制策略。最后,以建立的仿真模型和理论模型为基础,采用理论和仿真相结合的分析方法,分析了调速系统主要参数对频率动态特性的影响、互联区域电网分区二次调频的特点及含储能的火电机组调频频率特性,验证了所提控制策略可以有效的提高火电机组的调频性能。