大容量電池儲能系統(tǒng)一次調頻控制策略
發(fā)布時間：2022-01-06 11:00
大容量電池儲能系統(tǒng)的分散式一次調頻控制可能會產生功率環(huán)流和振蕩。對此,分析了分散式一次調頻控制產生功率環(huán)流的機理,提出了一種集中式一次調頻控制系統(tǒng)架構和控制策略,同時給出了集群控制器的功率分配方法和控制流程,最后在基于半實物的實時數字仿真（RTDS）平臺上試驗驗證了控制策略和功率分配方法的正確性。
【文章來源】：電力電子技術. 2020,54(11)北大核心CSCD
【文章頁數】：5 頁
【部分圖文】：
圖１?ＰＣＳ下垂控制曲線??Ｆ＇ｉｇ．?１?Ｄｒｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ＰＣＳ??
）＞０，ＰＣＳｌ?為充電狀態(tài)，Ｐ（６）＜０，ＰＣＳ２??為放電狀態(tài)，此時儲能系統(tǒng)形成內部功率環(huán)流。??用同樣方法分析ＡＧＣ指令充電，在頻率越下??限時亦可能導致功率環(huán)流。??２．２功率指令差異導致的環(huán)流分析??由于不同儲能電池單元之間荷電狀態(tài)（ＳＯＣ）??均衡的控制要求，調峰運行模式下，每臺ＰＣＳ的??功率存在并不相等的情況。以其中兩臺為例進行??分析，兩臺ＰＣＳ的運行曲線不重合，曲線的差異??能夠造成一臺ＰＣＳ為充電狀態(tài)，一臺ＰＣＳ為放電??狀態(tài)，形成儲能系統(tǒng)內部的環(huán)流。如圖２所示，以??頻率死區(qū)內處于放電狀態(tài)為例，當前兩臺ＰＣＳ的??ＡＧＣ指令均為負，圖中虛線對應的某一時刻，即??使兩臺ＰＣＳ計算的系統(tǒng)頻率完全沒有誤差，若??ＡＧＣ功率指令不同，滿足和頻率的關系為：??（３）??３集中式一次調頻控制策略??對電網而言，分散式一次調頻控制策略中各??個ＰＣＳ按照各自的功率下垂曲線運行，其實際等??效成多個調頻電源，對每臺ＰＣＳ的頻率計算精度??要求較高，調頻性能的一致性和可控性也均較差。??基于以上分析，某些工況還易發(fā)生內部環(huán)流，整體??調頻效果在實際運行時并不理想。??３．１集中式一次調頻控制系統(tǒng)架構及策略??此處提出一種集中式一次調頻控制方案，針??對大容量電池儲能系統(tǒng)，配置變流器集群控制器，??集中式一次調頻控制系統(tǒng)架構如圖４所示。??Ｐ??充電??ｆｍ＼ｎ??ＰＣＳＩ??廠ＡＧＣ２??ｄ放電；??｜ＥＭＳ｜?群控制器??｜?ＰＣＳ１Ｉ??ＰＣＳ２?｜??職ｒ絡??圖２功率指令不同導致環(huán)流曲線??Ｆｉｇ．?２?Ｐｏｗｅｒ?ｃｉｒｃｕｍｆｌｕｅｎｃｅ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅ
頻率死區(qū)內??可能為充電、放電或者為零。不同運行狀態(tài)下ＰＣＳ??下垂控制曲線如圖１所示，曲線１￣３分別示出??ＡＧＣ指令為充電、零（不充不放）、放電時的ＰＣＳ??運行曲線。??圖１?ＰＣＳ下垂控制曲線??Ｆ＇ｉｇ．?１?Ｄｒｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ＰＣＳ??率指令為正，指令的差異亦可能形成內部環(huán)流。??２．３頻率計算差異導致的環(huán)流分析??即使ＰＣＳ采用同一供應商產品，每臺ＰＣＳ的??采樣和計算精度仍然存在差別，不同ＰＣＳ計算的??頻率會存在偏差。??如圖３所示，以放電狀態(tài)為例，當ＡＧＣ指令??相同時，ＰＣＳ１與ＰＣＳ２運行曲線重合。??ｐ??充電??ＰＣＳＩ??ｆｍｉｎ??／ｍ．ｘ＾／ＰＣＳ２??／ｐ＾??－Ａ?ｆ??放電??圖３頻率偏差導致環(huán)流曲線??Ｆｉｇ．?３?Ｐｏｗｅｒ?ｃｉｒｃｕｍｆｌｕｅｎｃｅ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｄｅｖｉａｔｉｏｎ??即匕ｃａ?＝匕ｃｃ２，若頻率出現檢測和計算誤??差丄＃／６且滿足：??ｆａ＞ｆｎｔａ￣Ｐ＾＂＞ｆｂ?（４）??即ＰＣＳ１運行在圖中曲線的ａ點，而ＰＣＳ２運行??在?６?點。Ｐ（ａ）＞０，ＰＣＳｌ?為充電狀態(tài)，Ｐ（６）＜０，ＰＣＳ２??為放電狀態(tài)，此時儲能系統(tǒng)形成內部功率環(huán)流。??用同樣方法分析ＡＧＣ指令充電，在頻率越下??限時亦可能導致功率環(huán)流。??２．２功率指令差異導致的環(huán)流分析??由于不同儲能電池單元之間荷電狀態(tài)（ＳＯＣ）??均衡的控制要求，調峰運行模式下，每臺ＰＣＳ的??功率存在并不相等的情況。以其中兩臺為例進行??分析，兩臺ＰＣＳ的運行曲線不重合，曲線的差異??能夠造成一臺ＰＣＳ為充電狀態(tài)，一臺Ｐ
【參考文獻】：
期刊論文
[1]電池儲能電源參與電網一次調頻的自適應控制策略[J]. 李欣然,崔曦文,黃際元,黎淑娟,孟婭. 電工技術學報. 2019(18)
[2]考慮儲能調頻死區(qū)的一次調頻控制方法[J]. 馬智慧,李欣然,譚莊熙,黃際元,賀悝. 電工技術學報. 2019(10)
[3]江蘇電網側電池儲能電站建設運行的啟示[J]. 李建林,王上行,袁曉冬,雷震,惠東. 電力系統(tǒng)自動化. 2018(21)
[4]大容量電池儲能參與電網一次調頻的優(yōu)化控制策略研究[J]. 吳林林,劉輝,高文忠,白愷. 華北電力技術. 2017(03)
[5]多類型儲能一次調頻特性研究[J]. 鄧威,謝煜東,黃際元,唐星祝,向萌. 湖南電力. 2015(01)
本文編號：3572329
【文章來源】：電力電子技術. 2020,54(11)北大核心CSCD
【文章頁數】：5 頁
【部分圖文】：
圖１?ＰＣＳ下垂控制曲線??Ｆ＇ｉｇ．?１?Ｄｒｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ＰＣＳ??
）＞０，ＰＣＳｌ?為充電狀態(tài)，Ｐ（６）＜０，ＰＣＳ２??為放電狀態(tài)，此時儲能系統(tǒng)形成內部功率環(huán)流。??用同樣方法分析ＡＧＣ指令充電，在頻率越下??限時亦可能導致功率環(huán)流。??２．２功率指令差異導致的環(huán)流分析??由于不同儲能電池單元之間荷電狀態(tài)（ＳＯＣ）??均衡的控制要求，調峰運行模式下，每臺ＰＣＳ的??功率存在并不相等的情況。以其中兩臺為例進行??分析，兩臺ＰＣＳ的運行曲線不重合，曲線的差異??能夠造成一臺ＰＣＳ為充電狀態(tài)，一臺ＰＣＳ為放電??狀態(tài)，形成儲能系統(tǒng)內部的環(huán)流。如圖２所示，以??頻率死區(qū)內處于放電狀態(tài)為例，當前兩臺ＰＣＳ的??ＡＧＣ指令均為負，圖中虛線對應的某一時刻，即??使兩臺ＰＣＳ計算的系統(tǒng)頻率完全沒有誤差，若??ＡＧＣ功率指令不同，滿足和頻率的關系為：??（３）??３集中式一次調頻控制策略??對電網而言，分散式一次調頻控制策略中各??個ＰＣＳ按照各自的功率下垂曲線運行，其實際等??效成多個調頻電源，對每臺ＰＣＳ的頻率計算精度??要求較高，調頻性能的一致性和可控性也均較差。??基于以上分析，某些工況還易發(fā)生內部環(huán)流，整體??調頻效果在實際運行時并不理想。??３．１集中式一次調頻控制系統(tǒng)架構及策略??此處提出一種集中式一次調頻控制方案，針??對大容量電池儲能系統(tǒng)，配置變流器集群控制器，??集中式一次調頻控制系統(tǒng)架構如圖４所示。??Ｐ??充電??ｆｍ＼ｎ??ＰＣＳＩ??廠ＡＧＣ２??ｄ放電；??｜ＥＭＳ｜?群控制器??｜?ＰＣＳ１Ｉ??ＰＣＳ２?｜??職ｒ絡??圖２功率指令不同導致環(huán)流曲線??Ｆｉｇ．?２?Ｐｏｗｅｒ?ｃｉｒｃｕｍｆｌｕｅｎｃｅ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅ
頻率死區(qū)內??可能為充電、放電或者為零。不同運行狀態(tài)下ＰＣＳ??下垂控制曲線如圖１所示，曲線１￣３分別示出??ＡＧＣ指令為充電、零（不充不放）、放電時的ＰＣＳ??運行曲線。??圖１?ＰＣＳ下垂控制曲線??Ｆ＇ｉｇ．?１?Ｄｒｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ＰＣＳ??率指令為正，指令的差異亦可能形成內部環(huán)流。??２．３頻率計算差異導致的環(huán)流分析??即使ＰＣＳ采用同一供應商產品，每臺ＰＣＳ的??采樣和計算精度仍然存在差別，不同ＰＣＳ計算的??頻率會存在偏差。??如圖３所示，以放電狀態(tài)為例，當ＡＧＣ指令??相同時，ＰＣＳ１與ＰＣＳ２運行曲線重合。??ｐ??充電??ＰＣＳＩ??ｆｍｉｎ??／ｍ．ｘ＾／ＰＣＳ２??／ｐ＾??－Ａ?ｆ??放電??圖３頻率偏差導致環(huán)流曲線??Ｆｉｇ．?３?Ｐｏｗｅｒ?ｃｉｒｃｕｍｆｌｕｅｎｃｅ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｄｅｖｉａｔｉｏｎ??即匕ｃａ?＝匕ｃｃ２，若頻率出現檢測和計算誤??差丄＃／６且滿足：??ｆａ＞ｆｎｔａ￣Ｐ＾＂＞ｆｂ?（４）??即ＰＣＳ１運行在圖中曲線的ａ點，而ＰＣＳ２運行??在?６?點。Ｐ（ａ）＞０，ＰＣＳｌ?為充電狀態(tài)，Ｐ（６）＜０，ＰＣＳ２??為放電狀態(tài)，此時儲能系統(tǒng)形成內部功率環(huán)流。??用同樣方法分析ＡＧＣ指令充電，在頻率越下??限時亦可能導致功率環(huán)流。??２．２功率指令差異導致的環(huán)流分析??由于不同儲能電池單元之間荷電狀態(tài)（ＳＯＣ）??均衡的控制要求，調峰運行模式下，每臺ＰＣＳ的??功率存在并不相等的情況。以其中兩臺為例進行??分析，兩臺ＰＣＳ的運行曲線不重合，曲線的差異??能夠造成一臺ＰＣＳ為充電狀態(tài)，一臺Ｐ
【參考文獻】：
期刊論文
[1]電池儲能電源參與電網一次調頻的自適應控制策略[J]. 李欣然,崔曦文,黃際元,黎淑娟,孟婭. 電工技術學報. 2019(18)
[2]考慮儲能調頻死區(qū)的一次調頻控制方法[J]. 馬智慧,李欣然,譚莊熙,黃際元,賀悝. 電工技術學報. 2019(10)
[3]江蘇電網側電池儲能電站建設運行的啟示[J]. 李建林,王上行,袁曉冬,雷震,惠東. 電力系統(tǒng)自動化. 2018(21)
[4]大容量電池儲能參與電網一次調頻的優(yōu)化控制策略研究[J]. 吳林林,劉輝,高文忠,白愷. 華北電力技術. 2017(03)
[5]多類型儲能一次調頻特性研究[J]. 鄧威,謝煜東,黃際元,唐星祝,向萌. 湖南電力. 2015(01)
本文編號：3572329
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