[发明专利]一种基于电力系统频率一次调整的储能系统配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种既能改善传统调频技术缺陷，又能满足含新能源发电的电力系统调频需求的储能系统配置方法，尤其是一种适用于包含新能源发电的基于电力系统频率一次调整的储能系统配置方法。

背景技术

随着石油资源枯竭和环境保护需求的增加，新能源发电技术应用得越来越广泛。然而，由于新能源具有随机性和间歇性强等特点，大规模新能源并入电网将应发电网频率的大幅波动。

传统的调频方式，通常是通过增减发电机的发电功率输出来维持发电功率与负荷需求的平衡，从而响应电网频率的变化。常用于调频的水电和火电发电机组，具有一定的限制和不足，影响电网频率的安全和品质。例如：火电发电机组响应时间长，不适用于参与调节较短周期的调频；而水电发电机组的调频容量易受地域与季节性的制约。而且单一的发电机组参与调频难以跟踪负荷功率的大幅波动，从而使得系统频率波动超出允许范围，难以适应新能源并入电网后功率的大幅变化。

从国内外研究现状来看，能量存储系统(ESS)作为微电网的重要组成环节，在提高微电网运行稳定性、改善电能质量等方面的作用获得了广泛认同。储能技术在提高电网对新能源的接纳能力、电网调频、削峰填谷、提高电能质量和电力可靠性等方面的重要作用已经在国际上达成共识，在未来电网中的应用市场潜力很大。将储能系统应用于电力系统频率调整中，将具有快速响应、精确跟踪等特点，从而使得其比传统的调频手段更高效。

随着新能源发电比例的日益扩大，由于传统调频发电机输出响应慢、爬坡速率低，无法适应新能源变化引起的电网频率大幅波动，不能很好地满足调频的需求，给电力系统的频率调整带来了新的要求和挑战。

因此，为使电网能够提供更高品质的电能质量且能够并入更多的新能源以加大对清洁能源的利用，传统的调频方式显然不能完全适应这些需求，需寻找一种既能改善传统调频技术缺陷，又能满足包含具有随机性和间歇性强的新能源电力系统调频需求的储能系统辅助调频方法，而储能系统容量配置也显得尤其重要。

发明内容

本发明以改善传统调频技术缺陷，满足含新能源发电的电力系统调频需求为目标，提出一种基于电力系统频率一次调整的储能系统配置方法，以减小新能源并入电网后系统频率的大幅波动。

本发明提供了一种基于电力系统一次频率调整的储能系统配置方法，是一种新的储能系统配置方法，能够应用于含有新能源发电并网的电力系统，以及具有极大功率波动性电力负荷特殊装置。通过查阅资料，可得出整个电力系统的负荷有功功率-频率静态特性，以及发电机组的有功功率-频率静态特性。储能系统具有能够实现能量双向流动的特点，经双向AC/DC变流器后，可将能量从储能系统流出到电网或从电网流入储能系统，结合SPWM控制技术，可以得到一给定的有功功率-频率静态特性。由发电机组和储能系统的有功功率-频率静态特性相叠加，可以得出混合系统的有功功率-频率静态特性。综合考虑电力系统负荷的有功功率最大变化值及允许系统频率变化的最低要求，得出电力系统有功功率-频率静态特性，最后可确定一种最佳的储能系统容量配置方法。

所述整个电力系统的负荷有功功率-频率静态特性，反映了系统有功负荷随频率的变化特性。所述发电机组的有功功率-频率静态特性，反映了发电机的有功出力同频率之间的关系。

所述一定功率容量储能系统的有功功率-频率静态特性，反映了储能系统充放电状态随系统频率的变化特性。当系统频率波动处于某一设定范围内时，储能系统处于待机状态；当系统频率上升且大于某一设定值时，说明电网供给的功率大于负荷需求，储能系统从电网中吸收能量；反之，当系统频率下降且小于另一设定值时，说明电网供给的功率小于负荷需求，储能系统释放能量到电网中，从而辅助调频发电机组参与系统频率调整。

所述混合系统有功功率-频率静态特性，综合考虑了电力系统中发电机组和一定功率容量储能系统的有功功率-频率静态特性，弥补了单一的发电机组参与调频时调节速度缓慢、难以跟踪负荷功率的大幅波动而使系统频率波动超出允许范围的缺陷。

所述一种最佳的储能系统容量配置方法，综合考虑电力系统负荷增加或减少的最大功率变化值及允许系统频率变化的最低要求，使得配置的储能系统容量既能满足电网频率的要求，又能使得电力系统的改进成本最低。

一种基于电力系统频率一次调整的储能系统配置方法，其特征在于：基于三个模型，

模型一，整个电力系统的负荷有功功率-频率静态特性及发电机组的有功功率-频率静态特性模型；

模型二，一定功率容量储能系统的有功功率-频率静态特性模型；