调频方法

风电的大规模渗透一定程度上降低了电力系统的调频能力，储能作为一种相对成熟、行之有效的技术手段，被广泛用于电网调频。为此，研究了储能系统在虚拟同步机控制下参与电网调频的响应过程及优化配置。 方法 基于DIgSILENT/PowerFactory仿真软件搭建储能控制模型与电力系统，对系统投入储能前后的频率响应特性进行分析。进一步，考虑风电机组在不同出力模式下的备用容量，通过风速区间的划分与风电机组功率预留系数的确定，优化储能系统的配置结果，实现储能系统调频系数的自适应调整。 结果 储能的投入能够有效改善系统频率响应、减少弃风。通过合理预留风电机组自身调频容量，储能系统可以为电网提供可靠的功率支撑。 结论 基于风机风速与输出功率的储能系统调频系数自适应调整方法，能够在满足系统调频需求的同时有效减小储能系统的超调量和输出功率，延长储能工作时间。

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。

随着不确定性可再生能源大规模并网，电网频率特性日益复杂。传统火电机组具有响应时间长、无法准确跟踪指令等问题，亟须利用储能提高火电机组参与自动发电控制（automatic generation control，AGC）调频时的调节性能。首先，针对调频考核规则，建立调频性能指标数学模型，并考虑火储系统出力特性，结合改进层次分析法校正调频子指标权重系数，以此构建以调频性能最优为目标的第一阶段优化模型；在此基础上，为了减少储能荷电状态（state of charge，SOC）越限和深度充放情况，以储能SOC偏差最小为目标构建第二阶段优化模型。仿真验证表明：所提的两阶段调频方法能够提高火储联合系统的调频性能和调频收益，同时有效减少储能深度充放情况和工作寿命损耗，提高储能辅助调频服务的可持续性。

风电的大规模渗透一定程度上降低了电力系统的调频能力，储能作为一种相对成熟、行之有效的技术手段，被广泛用于电网调频。为此，研究了储能系统在虚拟同步机控制下参与电网调频的响应过程及优化配置。 方法 基于DIgSILENT/PowerFactory仿真软件搭建储能控制模型与电力系统，对系统投入储能前后的频率响应特性进行分析。进一步，考虑风电机组在不同出力模式下的备用容量，通过风速区间的划分与风电机组功率预留系数的确定，优化储能系统的配置结果，实现储能系统调频系数的自适应调整。 结果 储能的投入能够有效改善系统频率响应、减少弃风。通过合理预留风电机组自身调频容量，储能系统可以为电网提供可靠的功率支撑。 结论 基于风机风速与输出功率的储能系统调频系数自适应调整方法，能够在满足系统调频需求的同时有效减小储能系统的超调量和输出功率，延长储能工作时间。

在电网换相换流器（line commutated converter，LCC）–电压源型换流器（voltage source converter，VSC）混合直流供电的微网中，微电网受扰下不可避免地会产生频率波动，为使频率在不同扰动工况下均保持在规定范围内，在LCC-VSC供电微网系统中提出了可自适应扰动变化的直流调频方法。首先理论推导了扰动后将系统频率拉入规定范围内所需的临界下垂系数，并基于此提出了自适应扰动变化的变下垂系数一次调频方法，利用直流动作的快速性将受扰后系统频率迅速控制在规定范围内。其次，由于一次调频仍为有差调节，故进而提出变参考功率二次调频控制策略。最后在PSCAD/EMTDC平台上建立仿真模型，结果表明12.5%以内的负荷变化及10%以内的光照变化时，一次调频均可使频率偏差恢复到0.2 Hz以内，15%以内的负荷变化时二次调频可实现无差调节，验证了所提策略的有效性。

本专利成果是对燃煤锅炉机组传统的以反馈为主的调频方法的突破，在碳达峰和碳中和的大背景下，新型电力系统建设迫切需要燃煤机组承担更多的调频任务，本专利成果符合新型电力系统的建设方向，成果的大规模实施能够促进燃煤机组更好的服务于电网调频。此外，燃煤机组变负荷时存在的汽温波动大、壁温超温等问题，传统的控制手段无法得到较好的解决，而本专利提供的锅炉入炉煤粉量的计算和匹配方法，则可使机组快速变负荷时锅炉汽温稳定，壁温不超温。因此，本专利成果具有较大的行业影响力。