光储系统

光伏发电具有间歇性、波动性和预测难的特性，因此需要与其他能源进行互补。常用的方法是利用水电机组的快速响应和储能电池灵活高效的补偿来构建水光储微电网系统。然而，这一系统具有强烈的非线性特性，其稳定性的一个关键问题是频率控制。针对这一问题，设计了基于多目标H2理论的混合H2/H∞鲁棒控制器，主要目标是在暂态下抑制频率振荡。在控制器中嵌入海鸥算法，对海鸥算法进行混沌初始化和参数改进得到一种改进海鸥算法(improved seagull optimization algorithm, ISOA)。利用ISOA对H2/H∞鲁棒控制的加权矩阵系数和范数权重进行参数优化，最终获得最优混合ISOA-H2/H∞鲁棒控制器。仿真结果表明，所设计的ISOA-H2/H∞鲁棒控制器在功率扰动和系统参数摄动下能保证水光储系统的频率稳定，并具有满意的动态特性。

为提高含高比例新能源主动配电网的故障恢复可靠性，提出一种基于改进萤火虫算法的两阶段故障恢复策略。首先构建了风光储系统模型，减少了风光发电的不确定性对故障恢复的影响；第一阶段采用先广度后深度的组合算法对故障后的配电网进行孤岛划分，该组合算法充分考虑了负荷时变性及用户侧需求，保证了重要负荷被优先恢复；第二阶段采用改进萤火虫算法对配电网重构进行求解，最大限度地保证恢复供电，同时尽可能地减少网络损耗；最后以IEEE33节点配电网作为算例仿真，结果表明所提故障恢复策略能够得到配电网故障恢复最优方案，同时满足负荷用户侧需求，保证重要负荷不断电，提高供电恢复率，降低配电网故障后网损，验证了所述方法的有效性和优越性。

随着电力系统可再生能源占比不断提高，系统的惯量水平逐步降低，通过配置储能使光伏发电提供惯量与一次调频支撑成为应对频率稳定性问题的有效手段。过小的频率支撑参数无法充分利用光储系统的调频能力，而过大的参数将导致暂态过程中储能或变流器功率越限，引发设备损坏风险。为此，提出了一种考虑容量限制的光储系统惯量与一次调频参数优化配置方法。首先，基于构网型光储系统的控制方程建立了频率偏差、频率死区、一次调频系数与变流器出力间的解析关系，从而推导出保证变流器和储能出力不越限的一次调频系数的可行边界。其次，以光储系统容量限制和其参与暂态频率支撑的动态方程为约束，建立了最大化频率最低点的光储系统频率支撑优化模型，以确定最佳的虚拟惯量系数。最后，仿真分析验证了该方法可在多种场景下充分利用光储系统的暂态频率支撑能力，并满足容量限制。

为提高含高比例新能源主动配电网的故障恢复可靠性，提出一种基于改进萤火虫算法的两阶段故障恢复策略。首先构建了风光储系统模型，减少了风光发电的不确定性对故障恢复的影响；第一阶段采用先广度后深度的组合算法对故障后的配电网进行孤岛划分，该组合算法充分考虑了负荷时变性及用户侧需求，保证了重要负荷被优先恢复；第二阶段采用改进萤火虫算法对配电网重构进行求解，最大限度地保证恢复供电，同时尽可能地减少网络损耗；最后以IEEE33节点配电网作为算例仿真，结果表明所提故障恢复策略能够得到配电网故障恢复最优方案，同时满足负荷用户侧需求，保证重要负荷不断电，提高供电恢复率，降低配电网故障后网损，验证了所述方法的有效性和优越性。

当前新能源大量引入至电力系统，为了使其代替传统的水电、燃气机组作为黑启动电源，文中研究了基于光储联合系统的电网分段恢复策略。首先，根据光储系统的结构和控制方式，提出由储能系统建立稳定的并网母线线电压，光伏系统分步并网的启动方式；其次，为了增强光伏发电系统的惯性阻尼支撑，提出在光伏系统逆变器侧加入虚拟同步控制；最后，在待启动机组和系统负荷并网过程中，利用储能系统配置附加阻尼控制器抑制电网黑启动产生的次同步振荡，保证电网稳定恢复。在PSCAD/EMTDC中搭建光储联合系统黑启动的电磁暂态仿真模型并进行分析，结果表明系统恢复过程中母线线电压偏差不超过0.65%、系统频率偏差不超过1%，满足黑启动要求，验证了文中所提启动策略的可行性。

大规模分布式光伏接入配电网易造成并网点电压越限，威胁配电网安全稳定运行。面向计及多光储一体机的配电网提出一种集中式优化与分布式实时控制相结合的电压优化控制策略。首先建立配电网集中式滚动优化模型，制定各光储下个时段的电压和功率参考；然后提出基于电压灵敏系数的分布式电压实时控制方法，制定就地无功下垂曲线、分布式无功电压支撑和就地有功功率控制逻辑；最后通过IEEE 33节点算例验证所提控制策略的可行性和有效性。所提电压控制策略能够有效解决电压越限问题，并具备源荷功率随机波动下的自适应调压能力。

电池储能是保证光伏发电系统可靠性、提高光伏发电利用率的有效手段之一，但在光储电站中存在功率波动平抑难、储能容量配置不合理等问题，为解决这些问题，开展了相关研究。 方法 针对能量型电池储能，分析了调度模式和自主模式特性，提出了一种基于储能运行在调度模式的光储系统限功率平抑策略，以实现功率平抑和减少储能充放电频繁切换。建立了以最小光储系统弃电损失为优化目标，以功率波动越限概率等作为约束条件的优化模型，并利用算法对储能配置进行求解和优化。以西藏朗明桑珠孜50 MW光储电站为例，验证了所提平抑策略的有效性。 结果 所提平抑策略在不增加储能充放电切换次数的前提下，将光储系统并网功率波动越限概率由25.64%降至6.41%，且并网功率波动越限概率为5%时，该50 MW并网光伏电站储能系统最优配置为14.5 MW/94 MW⋅h。 结论 所提抑策略及储能优化配置方法可为并网光储电站优化设计和运行提供技术参考。

日前，中国电力科学研究院有限公司新能源研究中心联合青海电力科学研究院，共同完成了国内首次构网型光储系统现场测试。测试团队基于高比例新能源环境中的电网安全稳定诉求，高标准完成了构网系统并联稳定性、电压故障穿越、一次调频及惯量响应特性等一系列测试。测试验证了构网型新能源发电系统与传统跟网型新能源发电系统相比，更有利于支撑电网电压和频率的稳定。