基于混合储能系统的微电网频率协调优化控制研究

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微电网作为目前促进不可控分布式电源就地消纳的有效形式之一,其灵活经济的供电方式也成为我国大电网的重要补充手段,然而风电、光伏等不可控分布式电源出力的随机性、间歇性成为遏制微电网发展的主要原因。近年来,各种储能技术的日益成熟为解决这一问题带来了新的契机,特别是在微电网调频方面,储能快速精准功率追踪能力、强大的功率吞吐能力,为微电网维持系统频率稳定提供了一种新的辅助手段。基于此,首先了解分析微电网频率控制以及储能系统参与微电网频率调整的研究现状,综合考虑各种储能系统优缺点,提出来蓄电池阵列-超导磁储能系统为组合的混合储能系统参与微电网频率调整,以期在尽可能消纳清洁能源的前提下,通过各储能系统优势互补,有效维持微电网频率稳定。其次,通过分析微电网的拓扑结构与模型,对微电网中所含风力发电系统、光伏发电系统、储能电池、超导磁储能系统及柴油机进行详细建模分析,为研究微电网中分布式电源有功出力特性及调频机组调频特性奠定了基础。通过对微电网中各分布式电源进行建模分析,得出风力发电系统及光伏发电系统对系统转动惯量呈现出“弱惯性”或“无惯性”的特性,随着风电、光伏装机容量的增加,微电网的等效转动惯量将减少,外加其出力的随机性,将影响微电网的频率稳定性。以蓄电池和超导磁储能系统组成的混合储能系统,超导磁储能系统功率吞吐能力强、变化速率快,响应灵活,非常适合承担系统功率缺额的高频分量;蓄电池系统输出的功率变化范围小、变化速率慢,但是可以充电/放电的时间多达数小时,适合于用来承担系统功率缺额的低频分量。最后,通过探讨提出来微电网频率控制的分层控制架构:第一层通过对传统的功率—频率下垂控制进行改进提出来兼顾成本函数的功率—增量因子下垂控制。第二层控制在基于微电网二次调频的基础上,通过改进型一致性加权算法,使承担该部分调频功率缺额蓄电池单元可以自适应分配功率,避免荷电状态及输出功率越限。第三层以各电源出力成本最小为目标函数,通过潮流控制实现最优经济性。最后通过仿真验证,证明了所提策略的正确性与有效性。
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