风储

2022年在乌俄战争的催化下，各国加速能源独立与能源多元化发展以摆脱对于单一国家的能源供应瓶颈，同时，在全球天然气的短缺下以欧洲为首的电价持续飙高，使得能源转型成为国际显学，也因此促进了光伏市场的蓬勃发展。

6月10日，内蒙古巴音新能源有限公司阿右旗200MW风储一体化项目正式开工。

为有效提高风电入网的经济性和可行性，文中提出一种考虑风电典型场景概率的电热混合储能优化配置方案。首先通过场景分析，利用K-means聚类法将大量风机历史出力数据简化为6个典型出力场景，确定各场景发生的概率，其中聚类数目由肘部曲线法和Dunn指数法综合确定；其次提出电热混合储能系统控制策略，建立适用于多场景的风储联合系统模型；最后，以经济性成本最低与弃风量最小为目标，建立包含电、热负荷综合响应的容量配置优化模型，并将场景概率以权值的形式加入到目标函数中，采用粒子群算法求解模型。通过仿真分析和与其他储能配置场景对比，发现所提配置策略能够提高风电利用率约16.12%，同时减少系统综合成本约43.76%，验证了所提策略的合理性和有效性。

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。

为提升高比例风电渗透下电力系统的频率稳定性，同时解决风储联合系统调频过程中参数间相互影响难以兼顾导致系统调频控制性能不佳的问题，提出一种基于改进型线性自抗扰控制策略(linear active disturbance rejection control, LADRC)的构网型(grid-forming, GFM)储能调频控制策略。首先，在传统应用LADRC对角频率进行快速控制的基础上，引入有功差额补偿，加速有功指令响应速度，消除参数互耦。同时，针对构网型储能调频控制策略参数影响规律，分析了角频率和参考功率至输出功率的小信号模型，推导控制环节传递函数，实现对系统调频性能优化。最后在Matlab/Simulink仿真平台上搭建风储联合系统仿真模型，对不同控制策略在不同工况下电网频率和储能出力的变化情况进行对比分析。结果表明，所提控制策略有效提升复杂工况下风储联合系统对电网频率的支撑能力。

为解决风电机组在风电功率平抑和故障穿越2方面的不足，针对基于混合储能的直驱风力发电系统，提出一种同时兼顾风电功率平抑和故障穿越的复合功率控制策略。一方面，提出具有功率误差反馈环的改进型二阶滤波功率分配方法，实时修正超级电容和蓄电池储能的功率响应指令，提高目标功率分配精度的同时改善跟踪控制效果，实现风电功率平抑的同时延长储能介质使用寿命；另一方面，提出网侧变流器（grid side convertor，GSC）和混合储能共同作用的复合功率控制策略，实时修正各控制量的功率响应指令并快速清除直流母线上的冗余功率，提高风电机组的故障穿越能力，使风电系统基本不受电网故障的影响。

2023年3月，广西玉林天堂顶风电场风机-飞轮储能联合调频项目正式投入运营。作为南方电网首个新能源场站配置储能飞轮调频项目，该项目的成功投运标志着多类型新型储能技术在南方电网的应用取得了突破性进展。

面向新能源场站的分散式储能具有容量小、分散广、部署灵活、方便扩容等特点，降低了电池聚集所导致的事故危害隐患、规避了征地费用与配套建设成本高的问题，既可以针对节点进行精细化管理，又可以集群化控制，帮助新能源场站改善涉网性能、减少考核成本、提升发电效能。首先，基于“分散布置，集中控制”原则提出一种分散式储能集群化控制策略，将分散式储能虚拟成为集中式储能的形式，并根据储能荷电状态与健康状态对功率指令进行合理分配。其次，根据并网要求，设计了基于调频优先制定的风储协同控制策略。进一步参考江苏省考核细则，提出了主动支撑电网型的分散式储能配置优化模型。算例结果表明，配置一定规模储能可以减少考核成本、改善涉网性能。

在风电高渗透发电系统中，准确评估储能的虚拟惯量支撑潜力，充分释放储能的能量储备，使其主动参与电网调频，对保障系统频率安全稳定具有重要作用。为此，首先建立风储发电系统的频率动态响应模型，计算系统的频率安全升降时间和频率偏差极值。其次，考虑储能荷电状态的安全运行条件限制，在频率安全升降时间内量化评估储能的虚拟惯量。在此基础上，基于定频控制提出储能的频率主动支撑技术，充分利用储能在系统频率跌落及恢复期中的频率支撑能力。最后，搭建风电高渗透系统仿真模型进行验证。在所提控制策略下，储能可以提供有效惯量支撑和持续性频率响应，显著改善系统的频率稳定性。