一次调频

目前，调频死区对于风储联合调频的影响机理尚不明确，且风储最优调频死区参数难以获得。为此，对考虑一次调频死区的风储联合调频进行机理分析并提出最优的死区参数设置方案。首先，依据风电机组与电池储能的不同调频特性确定对应的死区模型，建立考虑风储一次调频死区的频率响应模型。其次，分析调频死区内外不同特征以及风储不同投入阶段对动态频率的影响，进而分段解析求解最大频率偏差时域表达式。然后，为兼顾调频效果与调频经济性，提出基于改进多目标粒子群(improved multi-objective particle swarm optimization, IMOPSO)算法的调频死区参数寻优方法。最后，仿真验证了将风储一次调频死区参数分别设置为0.0579 Hz和0.0386 Hz时所提方法的有效性。

为提高大规模风电并网后电网频率稳定性，降低风储系统调频成本，提出考虑虚拟控制参数调节的优化模型预测控制策略。首先，计及储能系统对电网惯性水平与阻尼能力的作用，引入双曲正切函数自适应调节储能系统虚拟控制参数，满足不同时段的调频需求。然后，基于风储系统状态方程建立预测模型，以频率偏差与调频成本最小为控制目标，设计自适应模型预测控制策略。最后，搭建仿真模型，在阶跃和连续负荷扰动工况下对不同控制策略的效果进行对比分析。结果表明，所提控制策略能够有效改善电网调频效果，优化储能系统和风电机组的出力，具有更优的协同控制性能。

新能源渗透率的提高增加了电网频率控制的复杂度，储能辅助电网调频能在一定程度上缓解该问题，但受储能运行的安全性与经济性约束，要求调频措施更具针对性。文中对此展开研究，提出一种基于频率响应特性的储能辅助电网一次调频方法。首先，在储能辅助电网调频模型基础上，选择惯性加下垂的储能辅助电网调频综合控制方法，通过电网频率变化率(rate of change of frequency，RoCoF)、频率偏差与调频需求的关联性分析，设计基于频率响应特性的调频需求分区规则；然后，根据不同调频需求对应的分区判断，对储能有功输出方式进行动态调整，以响应调频需求的不确定性，并在此基础上，针对调频需求与储能出力需求、储能出力强弱与其循环使用寿命间的矛盾关系，通过多目标优化问题的设计与求解来予以平衡；最后，仿真结果验证了所提方法能够在保证电网调频效果的基础上，有效降低储能充放电深度。

该成果由中国大唐集团自主研发，风电机组主控制器作为风电机组主控系统核心部件，实现对风电机组的实时控制，同时负责指令接收与数据上传。可实现风电机组的数据采集与交换、逻辑计算、动作执行、人机交互、变桨、偏航、故障报警、电网故障穿越、一次调频等功能。该系统在满足实时性的同时能够实现环境自适应优化运行能力，有效提升单台机组发电效率，使风电机组能够自动化、智能化的运行。进而打造风电领域覆盖全生态的、具有自主知识产权的风电解决方案，针对无厂家支持的现役风电机组进行电控或涉网改造，实现风电场的提质增效，并为风电机组实时数据采集、大数据状态分析和智能化升级等企业数字化转型提供坚实的技术支撑。

汽轮机阀门流量函数的合理设置是火电机组功率控制效果的重要保障。当汽轮机阀门流量函数与实际阀门流量特性存在不匹配时，将导致功率控制非线性问题加剧，从而造成实际机组的一次调频性能、功率控制稳定性下降，严重时会引起机组功率振荡乃至电网低频振荡。根据数据统计结果，2015~2017年湖南省内共发生9次火电机组功率振荡，其原因均与阀门流量函数设置有关。而在全国范围内，由阀门流量函数设置问题引起的火电机组功率振荡乃至电网低频振荡也不在少数。因此汽轮机阀门流量函数是影响火电机组功率振荡的重要因素。 目前，阀门流量特性及优化试验是确定阀门流量特性问题和优化阀门流量函数的主要技术手段。在实际应用中，该试验往往是在机组已经存在阀门流量函数设置问题并产生相应后果（如一次调频性能下降、功率振荡等）后展开的。这是一种“治已病而非治未病”的治理思路，无法实现阀门流量特性问题的主动防治。 针对现有技术手段存在的不足，设计并开发了汽轮机阀门流量特性在线监测优化系统，该系统能够实现阀门流量特性的在线监测和阀门流量函数的滚动优化，使机组始终避免出现由阀门流量特性引起的一次调频性能下降、功率振荡等问题，最终实现功率振荡问题的主动防治。

对于大型水电站而言，随着电力系统对电网安全稳定性和电网质量的要求越来越高，为保证电网及发电机组安全运行，使并网运行机组能随时适应电网负荷和频率的变化，必须充分发挥大型电站一次调频功能。网频是电网负荷与发电机有功功率的平衡关系，是电网运行的重要参数，关系到整个电网的安全性、稳定性、经济性等众多因素。发电机组一次调频功能，其重要目的是当电网频率发生变化时，各发电机组快速响应，及时调整有功功率，使电网频率重新回到调频死区内，确保电网频率的安全性、稳定性。

考虑风电场中不同风况下风电机组参与一次调频能力的差异，在下垂控制和惯量控制策略的基础上，对机组的调频能力评估方法进行优化。 方法 提出了一种改进的多机组调频参考功率协同控制策略。 结果 引入多机组协同控制方法能够有效改善机组之间调频参考功率的分配，从而有效调节各机组参与系统一次调频的程度。在惯量控制和下垂控制的基础上引入改进的协同控制策略，依据机组在实际风况下运行的状态，评估机组能够有效参与一次调频的参考功率。引入调频能力系数能够实现调频功率参考值在各机组之间按能分配。 结论 协同控制策略能够有效保护风电机组转速，同时能够有效改善电网频率响应。

核电机组与火电机组运行差异较大，目前核电机组对电网频率变化响应的具体数据比较缺乏。为了深入研究660 MW核电机组功率与电网频率变化的动态响应特性，在国内某核电厂3、4号机组进行负荷变化频率差扰动试验，分析机组在实际动作过程中相关参数变化，验证了机组具备在电网小扰动情况下的调节能力。同时，利用MATLAB/Simulink软件建立核电机组一次调频能力的数学模型，通过对核电机组频率动态变化特性的分析，提出了相应的优化方案，为国内同类型核电机组参与电网一次调频提供重要的试验数据支持。