PDF《储能参与电力系统快速调频的需求评估方法》

1 电力系统快速调频瓶颈分析

1 .

1 电力系统快速调频瓶颈评估指标 文中主要研究电力系统快速调频, 即在发生较 大扰动如直流闭锁、 大机组故障、 或负荷异常增加 等情况下电力系统动态频率变化及其调整.在此 过程中, 主要考虑电力系统固有频率特性和一次调 频特性, 系统二次调频特性在文中暂不考虑.基于 电力系统动态频率仿真模型 [

2 7 ] , 得到系统动态频率 差分化表达式, 如式(

1 ) ―式(

4 ) 所示. Δf t =k

1 Δf t - Δ t +k

2 P t - Δ t u (

1 ) k

1 =e - D L

2 H Δ t (

2 ) k

2 =( 1-e - D L

2 H Δ t ) / D L (

3 ) P t - Δ t u = -P l o s s +Δ P t - Δ t G +Δ P t - Δ t R +P t - Δ t s (

4 ) 式中: t 为时刻;

Δ t 为时间步长;

Δ f 为电力系统频率 与额定值(

5 0H z ) 之差;

H为电力系统等效惯性时间 常数;

D L为负荷调节效应系数;

P u为系统总不平衡 有功功率;

P l o s s为系统扰动引起的有功功率损失;

Δ P G 为常规机组有功功率增量( 相对扰动前平衡状

8 1 态) ;

Δ P R 为风电、 光伏等可再生能源发电有功功率 增量( 相对扰动前平衡状态) ;

P s为储能系统有功功 率( 扰动前默认为零) . 当系统发生较大扰动时, 电力系统动态频率变 化典型曲线如图 1中蓝线所示.扰动发生后, 系统 频率快速跌落, 经一段时间后, 频率达到最低点, 然 后系统频率开始恢复, 进入频率恢复阶段.在频率 跌落阶段, 若系统频率低于低频减载启动阈值时, 系统将自动切除一定比例负荷.在文中, 将系统频 率跌落至低频减载启动阈值以下的场景认定为电 力系统快速调频的瓶颈场景. 图1动态频率变化曲线和瓶颈评估指标示意图 F i g .

1 T h es c h e ma t i cd i a g r a m o f d y n a mi cf r e q u e n c y c u r v ea n db o t t l e n e c ke v a l u a t i o ni n d e x 基于扰动后系统频率轨迹, 结合频率越限时 刻、 最低点时刻和频率偏差情况, 提出电力系统快 速调频的瓶颈评估指标( b o t t l e n e c ke v a l u a t i o ni n d e x , B E I ) , 分析不同场景下电力系统快速调频的瓶颈, 见图

1 中阴影面积, 具体定义如式(

5 ) ―式(

8 ) . I B E I=

1 2 ( t d -t c ) Δf d (

5 ) t d =t i f t i =f m i n (

6 ) t c =m i nt j f t j ≤ f s e t { } (

7 ) Δf d =f s e t-f m i n (

8 ) 式中: t c为系统频率首次等于或低于低频减载启动 阈值所对应的时刻;

t d为系统频率到达最小值所对 应的时刻;

Δf d为在扰动发生后系统频率相对于启 动阈值的最大偏差;

f s e t为系统低频减载启动阈值;

f m i n为扰动后系统频率最小值. 由瓶颈评估指标定义可知, I B E I 越大, 表示电力 系统快速调频的瓶颈越大, 反之, 表示相应的瓶颈 越小.通过分析不同场景的 I B E I, 可方便确定出电 力系统快速调频的瓶颈场景和瓶颈大小.

1 .

2 电力系统快速调频瓶颈分析 由式(

1 ) ―式(

4 ) 可知, 电力系统快速调频主要 受两个方面的影响: (

1 )电力系统快速调频能力, 主 要取决于系统惯性、 负荷调节效应和发电机组一次 调频特性, 与电力系统不同类型电源配比、 运行方 式有关;

(

2 )系统扰动引起的有功缺额大小, 与扰动 类型有关.考虑上述两种因素, 研究电力系统不同 场景, 提出了基于瓶颈评估指标的电力系统快速调 频瓶颈分析方法, 其流程如图