CN113364006A - 一种多资源频率响应中电化学储能两类调节参数选择与设定方法 - Google Patents

一种多资源频率响应中电化学储能两类调节参数选择与设定方法 Download PDF

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Abstract

一种多资源频率响应中电化学储能两类调节参数选择与设定方法，首先，根据电力系统频率最低值计算方法搭建系统频率响应SFR模型，在上述模型基础上加入储能，搭建含储能的系统频率响应模型。其次，对其进行仿真，分析储能两种调节参数改变对系统频率响应的影响。最后，搭建含火电机组、水电机组的ASF模型，并加入储能，搭建储能与多资源ASF共同响应的调频模型，对其进行仿真分析。本发明在SFR模型及ASF模型中加入储能，构成含储能的SFR模型及储能与多资源ASF共同响应的调频模型，根据新模型中储能两种调节参数变化对系统频率响应的影响，为储能参与电力系统调频工作的参数选择与确定提出指导，对储能在电力系统调频工作中的应用方式具有重要参考意义。

Description

一种多资源频率响应中电化学储能两类调节参数选择与设定 方法
技术领域
本发明属于电化学储能模拟火电机组参与电力系统一次调频技术领域，涉及一种多资源 频率响应中，电化学储能的下垂控制系数与一次调频死区的选择与设定方法。
背景技术
我国正处于能源结构转型的关键时期，数据显示，辽宁2020年新能源综合利用率达到 99.22％，同年年底辽宁全省清洁能源装机容量占比达36.96％，辽宁力争在2025年实现全省 非化石能源总装机容量比例达到50％以上。由于新能源当中某些自然资源的随机性、波动性 以及不确定性，此类资源发电上网电量的逐步增加加剧了电力系统的频率波动，电网调峰运 行峰谷差也逐年增大，功率缺失也使得电网的频率稳定风险增加，因此对系统频率稳定性也 提出了更高的要求。
电力系统的频率调节方式大都是通过水电机组和专门的火电机组进行调频。水电机组的 工作受到季节和地理条件的限制，新能源的大规模接入又使得电力系统当中火电机组的惯量 逐渐减小，抑制频率快速变化的能力逐渐减弱，惯性响应能力下降。此外，发电机组的调速 器存在一定的调频死区，虽然发电机组调速器死区的存在，能够避免电力系统频率受到微小 扰动时的频繁动作，减小这些微小扰动对电网及设备运行稳定性的影响，但是随着新能源渗 透比例提高对系统频率稳定性要求的提高，发电机组的调速器死区容易造成一次调频不够及 时，同时机械死区、传输信号等影响因素也会致使发电机组出力变化滞后。大唐东北电力试 验研究院有限公司对火电机组一次调频原因与优化分析当中，对黑龙江省部分主流机型的一 次调频进行考核，汇总得到一次调频存在小于规定响应速度且动作幅度不足等问题。
储能具有响应速度快、可双向调节、可精确控制等优点，它可在电力系统承担不同的角 色，能够应用于平抑发电及负荷波动，提升发电机组灵活调节能力，并且它在电网调频方面 有着显著的优势，因此利用储能进行调频是当前的一种重要手段。近年来，世界主要国家正 在密集开展储能研究工作，我国也积极推进储能技术研究和产业发展。但现有针对储能参与 电力系统辅助服务的研究中，多数都是从储能元件侧针对如何控制储能参与调频的角度开展 研究，部分研究在储能参与调频时考虑自身荷电状态的变化以优化储能充放电过程，也有研 究通过改变储能充放电速率进而调整自身的调频能力，综合考虑储能的调整速率与调频死区 的研究并不常见。此外，在系统调度层面进行的储能运行调度中，较少将储能与常规机组进 行协调，没有充分利用储能的优势。现有的一种考虑储能动作边界的快速调频控制方法中提 出了减小储能调频死区能够提高调频效果并改善了火电机组频繁动作的方法，但是该方法没 有指出储能参与调频可能会抑制发电机组调频出力的情况。将储能置于系统层面，或令储能 根据电网需求进行响应，根据企业负荷特性和经济性实时调用储能电站，能够实现储能资源 的精细化调配令其自动进行需求响应，经济效益与社会效益显著。因此，理应利用储能在调 频方面的优势，通过改变储能的多种调节参数精细化调配储能，保证电力系统的频率安全。
本发明提出了一种多资源频率响应中电化学储能的下垂控制系数与一次调频死区的选择 与设定方法。该方法基于系统调度层面精细化调用储能，综合考虑储能参与多资源系统频率 响应时，其下垂控制系数与一次调频死区发生变化对电力系统频率以及其余资源发电出力的 影响。该方法为储能参与系统频率响应时，是否选择考虑其调频死区的调整以及如何设定其 下垂控制系数提出了参考依据，对储能在电力系统调频工作中的应用方式具有重要意义。
发明内容
在可再生能源接入电网比例升高而对系统频率稳定性提出更高要求的形势下，水电机组 调频工作易受季节和地理条件限制，且常规发电机组的机械死区、调速器死区易使发电机组 一次调频响应速度慢等问题对电力系统频率的影响日益显著。针对上述问题，本发明利用电 化学储能进行一次调频，在系统调度层面分析储能的下垂控制系数、一次调频死区对系统调 频性能以及其余资源发电出力的影响，为储能与多种资源共同进行频率响应时，是否选择考 虑其调频死区的调整以及如何设定其下垂控制系数提出参考依据。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种多资源频率响应中电化学储能两类调节参数选择与设定方法，包括以下步骤：
步骤1：根据已有的电力系统频率最低值计算方法搭建系统频率响应SFR(SystemFrequency Response)模型，用于分析储能不同参数对储能一次调节性能的影响。所述的系统 频率响应SFR模型，将多台火电机组聚合等值成单台原动机－调速器来近似模拟系统中所有 原动机－调速器的动态。
SFR模型中，以系统中负荷扰动功率与系统总负荷的比值表示系统功率缺额PSP，发电机 组转速偏移量为Δω。模型给定PSP的功率缺额后，功率缺额经过惯性响应使Δω发生改变，Δω 超过火电机组调速器死区后，火电机组调速器动作进行一次调频。
系统频率响应SFR模型中进行如下定义：FH为高压缸功率系数；TR为再热时间常数；R 为调速器调差系数；Km＝FP(1-fSR)，Km为机械功率增益因子，FP为功率因数，fSR为备用率；H为发电机的总惯性时间常数；D为发电机的等效阻尼系数。
步骤2：在步骤1得到的系统频率响应SFR模型基础上加入储能，仅对储能进行虚拟下 垂控制并考虑其下垂控制系数与一次调频死区可变，搭建含储能的SFR模型。在系统频率响 应SFR模型中加入储能且仅对储能进行虚拟下垂控制意味着储能仅进行一次调频而不参与惯 性响应，因此不需要更改系统的惯性系数H，仅在系统频率响应SFR模型基础上加入储能的 传递函数及储能一次调频死区调整模块即可。
含储能的SFR模型中进行如下定义：储能的时间常数为Tb；储能下垂控制系数为Kb；储能一次调频死区(以常规发电机组的调速器死区为基准值，即1.0dB＝0.033Hz)为dB。对储能进行虚拟下垂控制如式(1)所示，式中ΔPb为储能一次调频功率；Δf为系统频差。
Figure BDA0003076939810000031
步骤3：对步骤2得到的含储能的SFR模型进行仿真，分析储能两种调节参数改变对系 统频率响应的影响，具体如下：
分析储能下垂控制系数改变对系统频率响应的影响时，对系统给定相同的功率扰动，固 定储能的一次调频死区，逐步增加储能的下垂控制系数，分析系统最大频差是否减小，并观 察火电机组出力的变化。
分析储能一次调频死区改变对系统频率响应的影响时，对系统给定与分析储能下垂控制 系数时相同的功率扰动，固定储能的下垂控制系数，逐步减小储能的一次调频死区，分析系 统最大频差是否减小，观察火电机组出力的变化，并对比储能两种参数变化对系统最大频差 以及火电机组出力的影响程度。
步骤4：根据传统的平均系统频率ASF(Average System Frequency，ASF)模型搭建含火 电机组、水电机组的ASF模型。所述的含火电机组、水电机组的ASF模型中，将所有火电机组以及水电机组的惯性等效为一个系统惯性，但保留各个机组传递函数而不进行等效，仅 对各机组输出功率按容量占比乘上一个功率分配系数。含火电机组、水电机组的ASF模型中： 火电机组采用IEEEG1模型、水电机组采用IEEEG3模型，第i台火电机组的传递函数采用 Gi(s)表示，水电机组的传递函数采用Ghyd(s)表示，等效系统惯性计算如式(2)所示，每台发 电机的功率分配系数如式(3)所示。
Figure BDA0003076939810000032
αi＝Si/Ssys (3)
式(2)、式(3)中,N为机组总数；i为机组编号；Ssys为所有机组的总容量；SB为系统基 准容量；Si为第i台机组的总容量；Hsys为等效系统惯性；Hi为机组i的惯性；αi表示第i 台发电机相对于整个系统的功率分配系数。
步骤5：采用与步骤2相同的方式在步骤4中含火电机组、水电机组的ASF模型基础上 加入储能，搭建储能与多资源ASF共同响应的调频模型，并对该模型进行仿真。具体如下：
所述的储能与多资源ASF共同响应的调频模型中，包含水电、火电全部机组的传递函数 乘以各自功率分配系数后的总和采用Gsys(s)表示，并在步骤4所述模型基础上加入储能的传 递函数及储能一次调频死区调整模块，其中储能下垂控制系数Kb与储能一次调频死区dB可 调。
对储能与多资源ASF共同响应的调频模型进行仿真时，分别固定储能的一种调节参数， 修改另一种调节参数，分析储能两种调节参数的变化对系统频率以及各火电机组出力Pgen与 水电机组出力Phyd之和的总发电出力的影响：
分析储能下垂控制系数Kb改变对系统频率响应的影响时，对系统给定相同的功率扰动， 固定储能的一次调频死区dB，逐步增加储能的下垂控制系数，分析系统最大频差是否减小， 并观察其余所有火电机组与水电机组总发电出力的变化。
分析储能一次调频死区dB改变对系统频率响应的影响时，系统给定功率缺额与分析储能 下垂控制系数时相同，固定储能的下垂控制系数，逐步减小储能的一次调频死区，分析系统 最大频差是否减小，并观察其余所有机组总出力的变化。
本发明的有益效果为：
本发明在已有的系统频率响应SFR模型以及含火电机组、水电机组的ASF模型中加入储 能，构成含储能的SFR模型以及储能与多资源ASF共同响应的调频模型，根据新模型中储能 两种调节参数变化对系统频率响应的影响，为储能参与电力系统调频工作的参数选择与确定 提出指导。对含储能的SFR模型进行仿真，分析出增大储能下垂控制并减小储能一次调频死 区能够改善系统频率，减小其余机组的出力。对储能与多资源ASF共同响应的调频模型进行 仿真，得出储能输出功率受限时减小储能一次调频死区并不能够提升系统调频能力，储能的 提前动作反而会抑制机组出力，使系统调频能力下降，因此该情况不应减小储能一次调频死 区。
综上所述，可根据本发明选择是否调节储能一次调频死区并对储能的下垂控制系数进行 设定，在保证其余资源调频能力的基础上利用储能提升系统频率响应能力，对储能在电力系 统调频工作中的应用方式具有重要参考意义。
附图说明
图1为系统频率响应SFR模型；
图2为含储能的SFR模型；
图3为储能dB＝1.0时改变其下垂控制系数系统频率偏差；
图4为储能dB＝1.0时改变其下垂控制系数储能实时功率；
图5为储能dB＝1.0时改变其下垂控制系数机组实时功率；
图6为改变储能一次调频死区系统频率偏差，图6(a)为Kb＝2.0时改变储能一次调频死区 系统频率偏差图，图6(b)为Kb＝25.0时改变储能一次调频死区系统频率偏差图；
图7为储能Kb＝2.0时改变其调频死区储能、机组实时功率，图7(a)为储能Kb＝2.0时改变 其一次调频死区的储能实时功率，图7(b)为储能Kb＝2.0时改变其一次调频死区的机组实时功 率；
图8为储能Kb＝25.0时改变其调频死区储能、机组实时功率，图8(a)为储能Kb＝25.0时改 变其一次调频死区的储能实时功率，图8(b)为储能Kb＝25.0时改变其一次调频死区的机组实 时功率；
图9为含火电机组、水电机组的ASF模型；
图10为火电机组IEEEG1模型；其中S为、R为机组调差系数、FVHP为超高压缸功率比例、 FHP为高压缸功率比例、FIP为中压缸功率比例、FLP为低压缸功率比例、γmax为火电机组汽门 开度上限、γmin为火电机组汽门开度下限、TSR为转速测量时间常数、TSM为阀门伺服机构时间 常数、TCH为高压蒸汽容积时间常数、TRH1与TRH2为再热器容积时间常数、TCO为低压蒸汽容积 时间常数；
图11为水电机组IEEEG3模型；其中S为机组容量、TG为引导阀伺服机构时间常数、TP为 配压阀伺服机构时间常数、TR为水轮机软反馈时间常数、TW为水锤效应时间常数、RPERM为硬负反馈放大倍数、RTEMP为软负反馈放大倍数、γmax为水电机组导水页开度上限、γmin为水电机组导水页开度下限；
图12为储能与多资源ASF共同响应的调频模型；
图13为储能dB＝1.0时改变其下垂控制系数所有机组总实时功率；
图14为储能dB＝1.0时改变其下垂控制系数所有机组总实时功率；
图15为储能不同Kb、dB时的系统最大频差；
图16为储能Kb＝2.0时改变储能调频死区的储能实时功率；
图17为储能Kb＝2.0时改变储能调频死区的所有机组总实时功率。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明的具体实施例以及附图，对本 发明的技术方案进行清晰完整的描述。
一种多资源频率响应中电化学储能两类调节参数选择与设定方法，包括以下步骤：
步骤1：根据已有的电力系统频率最低值计算方法搭建系统频率响应SFR(SystemFrequency Response)模型，用于分析储能不同参数对储能一次调节性能的影响。所述的系统 频率响应SFR模型，将多台火电机组聚合等值成单台原动机－调速器来近似模拟系统中所有 原动机－调速器的动态，如说明书附图1所示。
SFR模型中PSP为系统功率缺额，以系统中负荷扰动功率与系统总负荷的比值表示，Δω 为发电机组转速偏移量。模型给定PSP的功率缺额后，功率缺额经过惯性响应使Δω发生改变， Δω超过火电机组调速器死区后，火电机组调速器动作进行一次调频。
系统频率响应SFR模型中：FH为高压缸功率系数；TR为再热时间常数；R为调速器调差 系数；Km＝FP(1-fSR)，Km为机械功率增益因子，FP为功率因数，fSR为备用率；H为发电机 的总惯性时间常数；D为发电机的等效阻尼系数。本实施例中系统频率响应SFR模型中采用 火电机组的典型参数，如表1所示
表1火电机组典型参数
Figure BDA0003076939810000061
步骤2：在步骤1得到的系统频率响应SFR模型基础上加入储能，仅对储能进行虚拟下 垂控制并考虑其下垂控制系数与一次调频死区可变，搭建含储能的SFR模型，如说明书附图 2所示。在系统频率响应SFR模型中加入储能且仅对储能进行虚拟下垂控制意味着储能仅进 行一次调频而不参与惯性响应，因此不需要更改系统的惯性系数H，仅在系统频率响应SFR 模型基础上加入储能的传递函数及储能一次调频死区调整模块即可。
含储能的SFR模型中：储能的Tb为储能的时间常数，本实施例中Tb设置为0.01s；Kb为 储能下垂控制系数；dB为储能一次调频死区(以常规发电机组的调速器死区为基准值，即 1.0dB＝0.033Hz)。对储能进行虚拟下垂控制如式(1)所示，式中ΔPb为储能一次调频功率；Δf 为系统频差。
Figure BDA0003076939810000071
步骤3：对步骤2得到的含储能的SFR模型进行仿真，分析储能两种调节参数改变对系 统频率响应的影响。分析储能下垂控制系数改变对系统频率响应的影响时，对系统给定相同 的功率扰动PSP＝0.2，固定储能的一次调频死区，逐步增加储能的下垂控制系数，分析系统最 大频差是否减小，并观察火电机组出力的变化。分析储能一次调频死区改变对系统频率响应 的影响时，对系统给定与分析储能下垂控制系数时相同的功率扰动，固定储能的下垂控制系 数，逐步减小储能的一次调频死区，分析系统最大频差是否减小，观察火电机组出力的变化， 并对比储能两种参数变化对系统最大频差以及火电机组出力的影响程度。
首先固定储能一次调频死区改变其下垂控制系数分析下垂控制系数对系统频率响应的影 响，仿真结果如表2及说明书附图3-5所示，再固定储能下垂控制系数改变储能一次调频死 区，分析储能一次调频死区对系统频率响应的影响，仿真结果如表3及说明书附图6-8所示。
表2改变储能下垂控制的系数频率响应数据(dB＝1.0)
Figure BDA0003076939810000072
说明书附图3表示PSP＝0.2、dB＝1.0时系统频率响应过程中的频率偏差，表2为系统最大 频差数据。说明书附图4、5分别表示PSP＝0.2、dB＝1.0时系统频率响应过程中储能的实时功 率、机组的实时功率。
根据图3及表2可以看出，Kb＝0即无储能时，系统频率到达最低值时系统的最大频差为 1.113Hz，加入储能后，随着储能下垂控制系数Kb的增大，系统的最大频差均呈现下降趋势， 且Kb越大效果越明显。根据图4、图5曲线分析可以发现，随着Kb的增大储能的实时功率 随之增加，而机组的实时功率减小。上述仿真结果说明储能加入后改善了系统的频率，这是 由于储能Kb的增加相当于系统当中参与一次调频的功率增大，因此提升了系统的一次调频能 力。
表3改变储能死区的系数频率响应数据
Figure BDA0003076939810000081
给定PSP＝0.2，说明书附图6(a)、6(b)分别表示Kb＝2.0、Kb＝25.0时系统频率响应过程中 的频率偏差，表3为系统最大频差数据。说明书附图7(a)、7(b)分别表示Kb＝2.0时系统频率 响应过程中储能、机组的实时功率，说明书附图8(a)、8(b)分别表示Kb＝25.0时系统频率响应 过程中储能、机组的实时功率。
根据说明书附图6及表3的系统频率响应数据可以看出，当如图6(a)中Kb＝2.0时，随着 储能一次调频死区dB的减小，系统的最大频差逐渐减小但变化幅度不大；当如图6(b)中 Kb＝25.0时，随着储能一次调频死区dB的减小，系统的最大频差减小幅度较图6(a)中Kb＝2.0 时增大。由此可以分析出，通过减小储能一次调频死区dB可以实现提高系统频率响应能力的 目的，且dB对系统一次调频能力的提高程度受Kb影响，储能下垂控制系数Kb越大，其一次 调频死区dB减小相同幅度时改善系统调频能力的效果越好，即相同Kb时dB越小可使系统频 差越小，因此当储能的Kb大小达到限值或不便调整时，我们可以通过调整dB来改善系统调 频能力。
根据说明书附图7所示，当Kb＝2.0时，随着储能调频死区dB的减小，储能的实时功率 如图7(a)增大，机组的实时功率如图7(b)减小。这是因为当储能的调频死区小于机组的死区 时，储能会在机组动作之前便开始动作，由于储能的提前动作系统频率的减小速度会降低， 因此系统频率偏差到达机组死区的时间会增长，机组调频动作便会延迟。即在相同的功率扰 动下，储能承担的调频功率增大，而机组的调频功率便会减小。
根据说明书附图8所示，当Kb＝25.0时储能与机组的实时功率随储能调频死区的变化具 有和Kb＝2.0时相同的趋势。但对比图7、图8，能明显发现Kb＝25.0时系统频率响应过程中储 能与机组实时功率随死区变化的变化幅度要大于Kb＝2.0时。这是由于储能的Kb越大在相同 时间内出力速度越快，减小调频死区后储能提前参与调频的功率越多，机组的出力功率自然 减小的越多。
步骤4：根据传统的平均系统频率ASF(Average System Frequency，ASF)模型搭建含火 电机组、水电机组的ASF模型，如说明书附图9所示。所述的含火电机组、水电机组的ASF 模型中，将所有火电机组以及水电机组的惯性等效为一个系统惯性，但保留各个机组传递函 数而不进行等效，仅对各机组输出功率按容量占比乘上一个功率分配系数。含火电机组、水 电机组的ASF模型中，火电机组采用IEEEG1模型，如说明书附图10所示，水电机组采用 IEEEG3模型，如说明书附图11所示(说明书附图10、11中，Pgen为火电机组输出功率、Phyd为水电机组输出功率，其余参数为机组本身性质决定的参数，与本发明无关。)，Gi(s)表示第 i台火电机组的传递函数，Ghyd(s)表示水电机组的传递函数，等效系统惯性计算如式(2)所示， 每台发电机的功率分配系数如式(3)所示。
Figure BDA0003076939810000091
αi＝Si/Ssys (3)
式(2)、式(3)中,N为机组总数；i为机组编号；Ssys为所有机组的总容量；SB为系统基 准容量；Si为第i台机组的总容量；Hsys为等效系统惯性；Hi为机组i的惯性；αi表示第i 台发电机相对于整个系统的功率分配系数。本实施例编号1～9为火电机组，编号10为水电机组，中各个火电机组的IEEEG1模型参数如表4所示，水电机组IEEEG3模型参数如表5所 示。
表4火电机组参数
Figure BDA0003076939810000092
Figure BDA0003076939810000101
表5水电机组参数
Figure BDA0003076939810000102
步骤5：采用与步骤2相同的方式在步骤4中含火电机组、水电机组的ASF模型基础上 加入储能，搭建储能与多资源ASF共同响应的调频模型，并对该模型进行仿真，设定储能时 间常数Tb＝0.01，储能功率上限为200MW。所述的储能与多资源ASF共同响应的调频模型中， Gsys(s)表示包含水电、火电全部机组的传递函数乘以各自功率分配系数后的总和，并在步骤 4所述模型基础上加入储能的传递函数及储能一次调频死区调整模块，其中储能下垂控制系 数Kb与储能一次调频死区dB可调。
对储能与多资源ASF共同响应的调频模型进行仿真时，分别固定储能的一种调节参数， 修改领一种调节参数，分析储能两种调节参数的变化对系统频率以及各火电机组出力Pgen与 水电机组出力Phyd之和的总发电出力的影响。分析储能下垂控制系数Kb改变对系统频率响应 的影响时，对系统给定相同的功率扰动PSP＝0.1，固定储能的一次调频死区dB，逐步增加储 能的下垂控制系数，分析系统最大频差是否减小，并观察其余所有火电机组与水电机组总发 电出力的变化。分析储能一次调频死区dB改变对系统频率响应的影响时，系统给定功率缺额 与分析储能下垂控制系数时相同，固定储能的下垂控制系数，逐步减小储能的一次调频死区， 分析系统最大频差是否减小，并观察其余所有机组总出力的变化。仿真结果如表6及说明书 附图13～17所示。
表6改变储能下垂控制系数系统最大频差(dB＝1.0)
Figure BDA0003076939810000103
当储能dB＝1.0时、下垂控制系数Kb从0～4变化时，系统的最大频差如表6数据所示，储 能实时功率及其余所有机组的总实时功率如说明书附图13、14所示。
根据表6、图13、图14可知，当Kb增大时，储能出力速率增加，其与机组总出力减小，系统最大频差在减小，这与步骤3中所得出结论一致，可以通过调整Kb来提高系统的调频能力。但图13中显示，在本实施例的系统中产生0.1的功率缺额后，系统频率响应对储能的功率要求较高，然而储能功率达到上限后仅能维持以其上限功率出力，因此我们可以判断出，储能Kb增大能够提升调频能力，是因为随着Kb的增大，储能刚开始进行调频时的频率调整速率会增加，相当于储能可以快速顶上一部分的功率缺额。因此，即便储能功率受到限制，仍可以采用增大Kb的方式提高系统的一次调频能力。
说明书附图15绘制了储能Kb分别为1.0、2.0、3.0、4.0这四个固定值时，令dB在0.1～1 变化的系统最大频差曲线。图15中4条曲线无明显规律的变化，系统最大频差来回波动，这 说明无论Kb取何值，储能调频死区dB的改变并不会改善系统频率。说明书附图16、17分别 绘制了Kb＝2.0时死区dB从0.1～1变化的储能实时功率与其与机组总的实时功率。图15中 Kb＝2.0显示储能调频死区dB减小并不会改善系统频率，然而图16、17显示储能调频死区dB 减小，储能出力会增加，还会使其与机组出力减小。这是因为储能调频死区dB的减小使储能 在其余机组动作之前便开始动作，储能的提前动作抑制了其余机组的调频出力，这使其余机 组的调频能力不能完全发挥，而储能自身功率又受到限制，因此系统的调频能力并不会因为 储能调频死区dB的减小而提高。即在这种情况下，不能通过减小储能调频死区dB来提升系 统调频能力。
综合以上仿真分析可知，储能参与系统频率响应时，可以通过调节其下垂控制系数Kb以 及其一次调频死区dB来调整系统频率调整能力。但受系统规模及功率缺额大小的影响，并不 是所有情况都可以通过增大Kb及减小dB的方式来改善系统频率的，当储能功率有限时，减 小储能dB可能会抑制其余机组调频能力的发挥，此类情况下不应减小该值。
综上所述，本发明提出一种多资源频率响应中电化学储能两类调节参数选择与设定方法。 该方法在已有的系统频率响应SFR模型以及含火电机组、水电机组的ASF模型中加入储能， 构成含储能的SFR模型以及储能与多资源ASF共同响应的调频模型，根据新模型中储能两种 调节参数变化对系统频率响应的影响，为储能参与电力系统调频工作的参数选择与确定提出 指导。对含储能的SFR模型进行仿真，分析出增大储能下垂控制并减小储能一次调频死区能 够改善系统频率，减小其余机组的出力。对储能与多资源ASF共同响应的调频模型进行仿真， 得出储能输出功率受限时减小储能一次调频死区并不能够提升系统调频能力，储能的提前动 作反而会抑制机组出力，使系统调频能力下降，因此该情况不应减小储能一次调频死区。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围 的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做 出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种多资源频率响应中电化学储能两类调节参数选择与设定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：根据已有的电力系统频率最低值计算方法搭建系统频率响应SFR模型，用于分析储能不同参数对储能一次调节性能的影响；该系统频率响应SFR模型，将多台火电机组聚合等值成单台原动机－调速器来近似模拟系统中所有原动机－调速器的动态；
所述SFR模型中，以系统中负荷扰动功率与系统总负荷的比值表示系统功率缺额PSP，发电机组转速偏移量为Δω；模型给定PSP的功率缺额后，功率缺额经过惯性响应使Δω发生改变，Δω超过火电机组调速器死区后，火电机组调速器动作进行一次调频；
步骤2：在步骤1得到的系统频率响应SFR模型基础上加入储能，仅对储能进行虚拟下垂控制并考虑其下垂控制系数与一次调频死区可变，不更改系统的惯性系数H，仅在系统频率响应SFR模型基础上加入储能的传递函数及储能一次调频死区调整模块，进而搭建含储能的SFR模型；
对储能进行虚拟下垂控制如式(1)所示；
Figure FDA0003076939800000011
式(1)中：Kb为储能下垂控制系数；dB为储能一次调频死区；ΔPb为储能一次调频功率；Δf为系统频差；
步骤3：对步骤2得到的含储能的SFR模型进行仿真，分析储能两种调节参数改变对系统频率响应的影响，具体如下：
分析储能下垂控制系数改变对系统频率响应的影响时，对系统给定相同的功率扰动，固定储能的一次调频死区，逐步增加储能的下垂控制系数，分析系统最大频差是否减小，并观察火电机组出力的变化；
分析储能一次调频死区改变对系统频率响应的影响时，对系统给定与分析储能下垂控制系数时相同的功率扰动，固定储能的下垂控制系数，逐步减小储能的一次调频死区，分析系统最大频差是否减小，观察火电机组出力的变化；
对比储能两种参数变化对系统最大频差以及火电机组出力的影响程度；
步骤4：根据传统的平均系统频率ASF模型搭建含火电机组、水电机组的ASF模型：
所述的含火电机组、水电机组的ASF模型中，将所有火电机组以及水电机组的惯性等效为一个系统惯性，但保留各个机组传递函数而不进行等效，仅对各机组输出功率按容量占比乘上一个功率分配系数；含火电机组、水电机组的ASF模型中：火电机组采用IEEEG1模型、水电机组采用IEEEG3模型，第i台火电机组的传递函数采用Gi(s)表示，水电机组的传递函数采用Ghyd(s)表示，等效系统惯性计算如式(2)所示，每台发电机的功率分配系数如式(3)所示；
Figure FDA0003076939800000021
αi＝Si/Ssys (3)
式(2)、式(3)中：N为机组总数；i为机组编号；Ssys为所有机组的总容量；SB为系统基准容量；Si为第i台机组的总容量；Hsys为等效系统惯性；Hi为机组i的惯性；αi表示第i台发电机相对于整个系统的功率分配系数；
步骤5：采用与步骤2相同的方式在步骤4中含火电机组、水电机组的ASF模型基础上加入储能，搭建储能与多资源ASF共同响应的调频模型，并对该模型进行仿真；具体如下：
所述的储能与多资源ASF共同响应的调频模型中，包含水电、火电全部机组的传递函数乘以各自功率分配系数后的总和采用Gsys(s)表示，并在步骤4所述模型基础上加入储能的传递函数及储能一次调频死区调整模块，其中储能下垂控制系数Kb与储能一次调频死区dB可调；
对储能与多资源ASF共同响应的调频模型进行仿真时，分别固定储能的一种调节参数，修改另一种调节参数，分析储能两种调节参数的变化对系统频率以及各火电机组出力Pgen与水电机组出力Phyd之和的总发电出力的影响：
分析储能下垂控制系数Kb改变对系统频率响应的影响时，对系统给定相同的功率扰动，固定储能的一次调频死区dB，逐步增加储能的下垂控制系数，分析系统最大频差是否减小，并观察其余所有火电机组与水电机组总发电出力的变化；
分析储能一次调频死区dB改变对系统频率响应的影响时，系统给定功率缺额与分析储能下垂控制系数时相同，固定储能的下垂控制系数，逐步减小储能的一次调频死区，分析系统最大频差是否减小，并观察其余所有机组总出力的变化。
2.根据权利要求1所述的一种多资源频率响应中电化学储能两类调节参数选择与设定方法，其特征在于，所述步骤2中，储能一次调频死区以常规发电机组的调速器死区为基准值，即1.0dB＝0.033Hz。
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