调频能力

新能源并网将不断挤占常规机组开机容量，降低系统转动惯量和调频能力，导致频率变化加快、波动幅度增大，因此需要新能源机组提供主动惯性支撑。但是新能源机组动态特性完全不同于同步发电机，传统摇摆方程已难以全面刻画新型电力系统频率受扰后的动态过程。为此，建立新型电力系统的惯量模型，可以准确刻画同步发电机、跟网型和构网型逆变器的惯量响应过程。提出惯量的实时测量方法，采用改进多项式曲线拟合法和系统辨识法，实现了对系统转动惯量和区域内惯量的准确感知。最后通过仿真，对新型电力系统等效惯量进行了量化评估，验证了所提的测量方法和数学模型的有效性。 Integration of new energy sources will continuously encroach upon the startup capacity of conventional units, reducing system's rotational inertia and frequency regulation capabilities. This leads to accelerated frequency changes and increased fluctuation amplitudes. Therefore, it is imperative for new energy units to provide active inertia support. However, the dynamic characteristics of new energy units differ significantly from synchronous generators, making traditional swing equations inadequate to fully reflect the dynamic process of frequency response in new-type power systems after disturbances. Therefore, an inertia model for new-type power systems is established to accurately characterize the inertia response process of synchronous generators, grid-following inverters, and gridforming inverters. A real-time inertia measurement method is proposed, which employs an improved polynomial curve fitting method(PCFM) and system identification method to accurately identify the system's rotational inertia and regional inertia. Finally, through simulation, a quantitative assessment of the equivalent inertia of new-type power systems is conducted, and the effectiveness of the proposed measurement method and mathematic

随着电力系统中可再生能源比重逐渐增加，电力系统频率波动的风险增大。飞轮和锂电池可以优势互补，作为混合储能应用于电网一次调频中，有效解决系统频率波动问题。为了充分发挥飞轮和锂电池各自的调频优势，提出基于自适应荷电状态(state of charge,SOC)的电池-飞轮混合储能一次调频控制策略。首先，建立含正、负虚拟惯性控制和虚拟下垂控制的权重分配一次调频模型；然后，利用飞轮和锂电池SOC对一次调频模型参数进行修正，提高混合储能在SOC阈值附近的一次调频能力；最后，仿真对比各调频场景下文中控制策略与其他控制策略的调频能力及SOC恢复效果。研究结果表明，文中控制策略下储能系统SOC波动范围最小，电池不会发生过充过放，且系统频率波动不超过±0.2 Hz，可以提高电网频率稳定性。

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。

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。

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。

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。

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。

风机自身的调频能力有限，已无法满足电网调频需求。储能的柔性控制、吞吐容量大以及响应速度快等特点可以弥补风机的不足，适合形成风储联合系统参与电网的调频控制。通过对储能与风机参与电力系统调频的原理和控制策略进行的详细梳理，介绍了储能参与调频的原理、特点以及储能的调频模型与控制策略，对不同类型以及混合储能系统的调频特点与效果进行分析；接着对风机的调频原理及不同控制策略进行阐述，以风机分别以变桨控制、转子动能控制和联合控制方式进行分类。最后对本领域的现状和未来发展进行了总结与展望。

新能源发电具有波动性和随机性的特点，大规模新能源接入电网在能源消纳和电网稳定性等方面带来挑战。储能技术是解决能源消纳问题、构建以新能源为主体的新型电力系统和实现“双碳”战略目标的关键支撑技术。以电池储能为代表的新型储能产业已经由商业化初期步入规模化发展阶段。电池储能具有响应速度快、建设周期短、占地面积小等优点，可提升电网调峰、调频能力和稳定性，近年来呈规模化、爆发式增长态势，大容量电池储能技术的研究具有重要的现实意义。