【摘 要】
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近年来,随着科学技术的发展以及社会生产力的进步,人类对于能源的需求也越来越大,电能这种二次能源对国家经济发展和人民生活用电至关重要,确保电能质量的稳定和可靠是电力系统稳定运行的必要条件。频率是衡量电能质量的重要标准之一,电网中传统的调频电源是火力机组,但它响应时间较长、机组爬坡速率较低的缺点也使得其无法快速跟踪负荷变化,从而稳定电能频率。对此,我们可以引入调频效果更优秀的电池储能,利用其响应速度快
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近年来,随着科学技术的发展以及社会生产力的进步,人类对于能源的需求也越来越大,电能这种二次能源对国家经济发展和人民生活用电至关重要,确保电能质量的稳定和可靠是电力系统稳定运行的必要条件。频率是衡量电能质量的重要标准之一,电网中传统的调频电源是火力机组,但它响应时间较长、机组爬坡速率较低的缺点也使得其无法快速跟踪负荷变化,从而稳定电能频率。对此,我们可以引入调频效果更优秀的电池储能,利用其响应速度快、出力迅速等特点,实现对电网频率的稳定调节。本文从传统的火电机组调频入手,系统性地阐述了常规调频方法的基本原理与优劣势,包括了电力系统的一次调频和二次调频。针对常规调频方法存在的问题,提出基于电池储能的电网调频方法,并在理论验证后搭建仿真模型,通过仿真实验进一步论证。首先,本文介绍了电力系统基本的频率调节特性,根据传统一次调频和二次调频的原理,分别建立了单区域电网调频仿真模型和两区域互联电网调频仿真模型;接着,在调频系统中引入电池储能,详细阐述了储能参与电网一次调频和二次调频的原理和控制方法,并分别建立包含电池储能的单区域电网调频仿真模型和两区域互联电网调频仿真模型。通过仿真实验,将有无储能参与电网调频时的结果进行对比,突出储能参与调频的优越性和高效性。在控制方法的设计上,根据调速器特性和电网需求的不同,结合储能电池的充放电特性,设计了不同的控制策略。在一次调频中,传统控制方法采用闭环控制或PID控制,而加入电池后,本文采用虚拟下垂控制,更好地验证了储能电池的调频效果;在二次调频中,传统控制方法采用联络线功率偏差控制(TBC),而加入电池后,本文采用ACE信号控制方法,通过合理分配机组出力和储能出力,使调频效果达到最优。此外,在仿真实验中,为了更好更全面地体现出储能参与调频的优越性,本文还考虑了不同控制方法对调频效果的影响,考虑了不同负荷扰动对电网调频的影响,还考虑了有无死区和死区设置方式对电网调频的影响,以及配备不同的电池容量对电网调频的影响,并从中得到最优解。虽然在现阶段储能电池在电力系统调频中应用得不广,受技术条件和建设成本等因素的影响,将储能引入电网调频系统有些许困难;但在“碳达峰、碳中和”的背景下,在绿色能源快速上升和电池技术不断进步的情况下,相信储能必将越来越多地参与到调频之中。
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