面向电网调频调峰的储能系统运行控制技术研究文献综述

 2023-08-10 04:08
  1. 文献综述（或调研报告）：

随着社会可持续发展的进程不断加快，我国新能源结构呈现出种类多、应用范围不断扩大等特征，我国新能源发展速度极快，累计装机容量排世界第一，其中以太阳能和风能为主，并且能源整体消纳率处于有待提升的阶段[1]，可再生能源由于其间歇性和波动性的特点，会导致不可忽略的频率偏移，对电力系统造成振荡问题[2]，文献[3-4]分析了风电接入电网带来的影响以及解决对策。各种储能装置由于具有对功率和能量的时间迁移能力，是改善常规发电静态出力特性及风力发电动态响应特性的有效手段[5]。

固定式电池系统由于其独特的能力，能够在一段时间内将发电和负载分离，为电力系统的稳定性和可靠性提供必要的辅助服务[6]。电池储能系统是通过化学反应将化学能和电能进行相互转换来存储能量。电池的正负极根据电池内部电势的高低进行区分。电池储能系统则利用了电池正负极的氧化还原反应这一可逆特性进行高效的充放电。电池储能的功率和能量可以根据不同应用需求灵活配置，响应迅速，外部气候以及地理因素对电池储能系统的影响也微乎其微，适合大规模的应用和批量化的生产[7]。文献[8]为平抑风功率波动，本文在分析波动概率特性的基础上构建了基于双BESS拓扑结构的风一储混合电站，并根据电池技术特性设计了储能系统的在线运行策略。

由能量管理系统（energy management system,EMS）控制的电池存储成为一种增强太阳能发电场集成的技术。文献[9]中，EMS控制电池存储，将波动的光伏发电厂输出转化为一个相对恒定的功率，并支持峰值负载，同时比较了各种储能电池的经济效益以及对电网的影响。文献[10]。研究分析了储辅助系统活动周期的4个影响因素，并且建立双层优化模型，分别以能量损耗最小化和投资DG和ESS成本最小化为目标，求得电压优化储能的选址定容并求解。文献[11] 提出了一种基于有限时间一致性的ESA频率控制方案，以改善随机可再生能源发电下的电力系统频率响应。ESA的总频率控制信号由AGC指令和所提出的干扰观测器共同决定。提出了一种基于主从有限时间一致性算法的控制协议，将一个控制区域内的ESS聚合成ESA。ESA的动态响应或外部特性由其通信图和控制协议设置决定。文献[12]提出了一种以达到经济效益为目标的RDG与储能联合优化配置方法。该方法在保证RDG所有者利益的同时，最大限度地降低了DISCOM的成本。文献[13]以风场参与初期黑启动提出新的储能配置策略，求取初期恢复系统所能平抑的最大功率波动作为风电输出功率的限幅目标.然后将限幅目标作为确定储能电站功率的主要依据,将限幅目标和典型火电机组辅机的启动时间作为确定储能电站容量的主要依据,从而确保在储能电站发挥平抑作用的时间长度内,风电场的输出功率波动值限定在限幅目标内，最后用PSCAD/EMTDC搭建了风储模型。

文献[14]对储能电池参与电网辅助调频进行了深入研究，搭建了储能电池参与电网辅助调频的仿真模型、技术经济测评模型、容量优化配置及其辅助调频的动作时机和程度等模型。并且提出了一种储能电池辅助一次调频的控制策略，即惯性控制和下垂控制并存的新型储能电池控制模式。文献[15-17]对下垂算法进行了改进。文献[15]在传统的并联下垂算法基础上，细化了影响输出电压幅值和相位的各个因素，认为逆变器输出的有功功率和无功功率共同影响输出电压的相位和幅值，同时在算法中加入了微分作用，改善了动态稳定性；文献[16]采用基于传统微电网变流器功率环、电压环、电流环的下垂控制方式，通过对电压控制环节的改进来实现对输出电流谐波分量的抑制，进而提出了一种弱电网工况下简单有效地抑制微电网变流器输出电流谐波的方法；文献[17]采用坐标旋转的虚拟功率控制策略，该通过坐标旋转正交变换矩阵，实现了功率的解耦控制，并且在此基础上提出提出了采用虚拟功率下，针对微网的电压外环，电流内环的双环控制策略。

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