PDF《储能参与电力系统快速调频的需求评估方法》

S S O C , o为储能荷电状态初始值;

η为储能充放电 效率;

S S O C , u, S S O C , l分别为储能荷电状态的上下限. (

3 )系统动态频率特性约束.系统动态频率特 性约束主要包括系统固有频率特性约束和发电机 组一次调 频特性约束.因可再生能源发电采用MPPT运行, 故不具备一次调频能力, 同时系统扰动 后短时间内可认为风速、 光照等条件基本不变, 则式(

4 ) 中ΔPR等于零, 进而结合式(

1 ) ―式(

4 ) 可得 系统固有频率特性约束, 如式(

1 3 ) 所示.常规机组 一次调频特性约束, 如式(

1 4 ) 所示. Δf t =k

1 Δf t - Δ t +k

2 ( -P l o s s +Δ P t - Δ t G +P t - Δ t s ) (

1 3 ) Δ P t G =g ( Δf t - Δ t , x t G, x t - Δ t G ) (

1 4 ) 式中: g ( )为常规机组一次调频特性( 由其调速器 和原动机动态特性决定) [

2 7 ] ;

x G 为常规机组调速器 和相应原动机的状态变量集合. (

4 )系统快速调频瓶颈约束.电力系统动态频 率轨迹需要满足快速调频需求, 即相应瓶颈得到 消除. I B E I=0 (

1 5 )

2 .

2 模型求解 因为式(

1 0 ) 所示的储能模糊逻辑控制策略具 有非线性和式(

1 4 ) 所示的常规机组一次调频动态 模型中调速器模型存在限制环节, 储能容量优化配 置模型具有较强的非线性.采用粒子群算法求解 所建立的模型, 在式(

9 ) 中引入惩罚项, 将储能荷电 状态约束(

1 2 ) 和快速调频瓶颈约束(

1 5 ) 加入到目 标函数, 当系统瓶颈不能消除或储能荷电状态不在 合理运行范围内时, 原目标函数将增加较大的数, 当系统瓶颈得到消除且储能荷电状态维持在合理 运行范围内时, 原目标函数将增加零.改进的目标 函数如式(

1 6 ) 所示. m i n α P e s s +β E e s s +γ ∑m a xS S O C , l-S t S O C ,

0 { } + δ ∑m a xS t S O C -S S O C , u ,

0 { } +λ m a xI B E I ,

0 { } (

1 6 ) 式中: γ , δ , λ为惩罚因子, 数值均取较大的正常数. 储能容量优化配置模型求解流程如图 3所示, 具体步骤如下: 步骤

1 : 输入电力系统快速调频瓶颈边界场景;

步骤

2 : 初始化粒子群, 得到每个粒子的初始位 置和速度;

步骤

3 : 计算每个粒子的适应度函数值即优化 配置模型的目标函数值;

步骤

4 : 比较每个粒子的适应度函数值, 并得到 粒子的局部最优位置和全局最优位置;

步骤

5 : 判断是否满足终止条件, 具体为迭代次 数是否达到最大值或相邻两代全局最优值偏差是 否小于预设阈值.若满足, 返回粒子的全局最优位 置即优化模型最优解;

反之, 进入步骤

6 ;

步骤

6 : 根据粒子的全局最优位置和局部最优 位置, 更新新一代粒子的位置和速度, 返回步骤

3 .

3 算例分析

3 .

1 测试算例 以江苏电网的实际数据为算例, 进行仿真分 析.截至

2 0

1 7 年12月, 该电网总装机容量为

1 0

9 .

8 G W, 不同类型机组的装机容量如图

4 所示, 其中, 可 再生能源装机容量占比约

1 2 .

9 %.该电网通过 3条02图3模型求解流程 F i g .

3 T h ef l o w c h a r t o f mo d e l s o l u t i o n ±

8 0 0k V 、

1 条±

5 0 0k V直流联络线和

4 回1000k V 、

1 0 回500k V 、

2 回220k V交流联络线与省外电网相 连.设置该电网低频减载启动阈值为

4 9 . 5H z .在 单一机组故障、 风电场脱网等扰动下, 系统频率难 以跌落至