储能参与电力系统快速调频的需求评估方法
储能技术对电力系统可靠性与稳定性的影响评价
储能技术对电力系统可靠性与稳定性的影响评价储能技术是一种能够将电能以其它形式或物质中存储起来，待需要时再释放出来转化为电能的技术。
它在电力系统中的应用已经成为改善系统可靠性与稳定性的重要手段之一。
本文将对储能技术对电力系统可靠性与稳定性的影响进行评价。
首先，储能技术可以提升电力系统的可靠性。
传统的电网在供电过程中，必须实时保持供需平衡，一旦需求突变或出现故障，将会导致系统不稳定甚至崩溃。
而储能技术的引入可以在突发需求或故障发生时，通过快速释放储存的能量来弥补供需差距，从而保证电力系统的可靠性。
例如，在高峰时段，储能技术可以释放能量满足用户需求，减轻电网的负荷压力，防止供电的短缺问题。
此外，当电力系统出现故障时，储能技术能够迅速投入并支持系统的持续供电，克服故障带来的停电风险，提高系统稳定性和可靠性。
其次，储能技术可以增强电力系统的稳定性。
电力系统的稳定性主要体现在对电压、频率等电网参数的控制和维持。
储能技术通过在电力系统中储存能量，可以快速调节供需平衡，对于频率和电压的波动具有良好的稳定性。
在电力系统频率下降时，储能技术能够快速注入能量，提高频率；而在电力系统频率过高时，储能技术可以吸收多余的能量，降低频率。
此外，储能技术在电网调度方面的应用，比如通过储能技术的参与实现电网的峰谷平衡，可以提升电力系统的稳定性。
这是因为储能技术能够低谷时段吸收能量储存，在高谷时段释放能量，使得电力系统的负荷得到平衡。
稳定性的提升不仅可以减少停电事故的发生，在应对各种不稳定因素时也能更加有效地维护系统的平稳运行。
另外，储能技术还可以改善电力系统的供电质量。
供电质量是指电力系统提供的电压、频率等参数是否能够满足用户需求的稳定性水平。
储能技术可以通过调节输出功率的方式，降低电网中的瞬时功率波动，减轻电网电压的波动程度，保证用户用电的稳定性和可靠性。
此外，储能技术在电力系统调频中的应用，可以有效解决风电、光电等新能源波动性较大的问题，使得电力系统在大规模新能源接入时能够保持供电质量的稳定性。
新型电力系统中构网型储能技术的经济效益评估与优化
新型电力系统中构网型储能技术的经济效益评估与优化随着社会经济的不断发展和电力需求规模的不断增加，对电力系统的可靠性和经济性提出了更高的要求。
构建新型电力系统并采用储能技术已成为促进电力系统升级的重要手段之一。
本文将从新型电力系统中构网型储能技术的经济效益评估与优化角度展开探讨。
在传统的电力系统中，由于电力的供需匹配存在很大的不确定性，为了满足负荷的波动，通常需要提前规划超过负荷需求的电力容量，这导致了系统运行成本的增加。
而构网型储能技术作为一种能量存储方式，在面对电力波动时可以实现电力的即时吸收和释放，有望提高系统的供电可靠性和经济性。
首先，构网型储能技术可以降低系统的运行成本。
通过在电力负荷低谷时充电，在峰值时放电，可以实现电力的高效利用，避免了高峰时段的电力需求高峰。
同时，构网型储能技术还可以通过降低系统功率峰值，减少电力系统的建设投资，延缓系统设备的更新换代，降低系统的运行和维护成本。
其次，构网型储能技术可以提高电力系统的供电可靠性。
传统的电力系统在面临突发负荷波动时，往往需要通过调度调整发电机组的输出功率来保持系统平衡，这需要一定的响应时间。
而构网型储能技术可以快速响应电力波动，为系统提供调频辅助服务，提高了系统的供电可靠性，保障了用户的用电需求。
此外，构网型储能技术还可以提高电力系统的灵活性和适应性。
通过合理配置储能站点，可以实现对系统的调峰填谷、备用容量和调频辅助等多种功能，提高了系统对电力需求的适应性。
同时，构网型储能技术还可以促进电力系统与可再生能源的协同发展，实现对可再生能源波动的平滑处理，提高了系统的供电质量。
综上所述，新型电力系统中构网型储能技术具有显著的经济效益。
通过对构网型储能技术的经济效益进行评估与优化，可以进一步提高系统的运行效率，降低系统的运行成本，提高供电可靠性，促进电力系统的可持续发展。
在未来的发展中，我们有必要进一步加强对构网型储能技术的研究与应用，为电力系统的升级与转型提供技术支持和保障。
参与电网调频的储能系统运行控制策略研究
参与电网调频的储能系统运行控制策略研究I. 概要随着全球能源转型的加速，可再生能源的大规模并网和电力系统的深度调度已成为电力行业面临的重大挑战。
储能技术作为一种新兴的解决方案，可以有效地平衡电网的供需关系，提高电力系统的稳定性和可靠性。
其中参与电网调频的储能系统具有重要的战略地位，可以在电力市场中发挥关键作用。
本研究旨在探讨参与电网调频的储能系统运行控制策略，以实现其在电力市场中的高效、安全和稳定运行。
首先通过对国内外相关文献的综述，分析了当前储能技术的发展趋势和市场需求；其次，针对参与电网调频的储能系统的特点，提出了一种基于模型预测控制(MPC)的运行控制策略；通过仿真实验验证了所提出策略的有效性和可行性。
本研究的研究内容和方法将为电力行业提供有益的参考和借鉴，有助于推动储能技术在电力市场的广泛应用和推广。
A. 储能技术在电力系统中的应用现状和发展趋势电化学储能技术是当前储能领域的主流技术，主要包括锂离子电池、钠硫电池、铅酸蓄电池等。
这些储能技术具有较高的能量密度、循环寿命长、环境友好等优点，已经成功应用于家庭侧、商业侧和电网侧等多种场景。
然而电化学储能技术的成本仍然较高，且存在一定的安全隐患，需要进一步降低成本和提高安全性。
机械储能技术主要包括抽水蓄能(Pumped Storage Hydroelectricity, PSH)和压缩空气储能(Compressed Air Energy Storage, CAES)等。
这些技术具有较大的容量、较长的使用寿命和较低的环境影响，已经在一些地区得到了广泛应用。
然而机械储能技术的建设和运行成本较高，且对地理条件和环境要求较高，限制了其在更大范围内的应用。
热能储存与利用技术主要包括高温热储热泵、地源热泵等。
这些技术通过将热量储存起来，可以在需要时进行释放，从而实现对电力系统的调峰填谷作用。
近年来热能储存与利用技术在建筑节能、工业余热回收等领域得到了广泛应用，但在电力系统中的应用尚处于初级阶段。
储能 调频辅助服务 策略
储能调频辅助服务策略储能系统在电力系统中扮演着越来越重要的角色，尤其是在提供调频辅助服务方面。
调频辅助服务是为了维持电力系统频率稳定而采取的措施，储能系统通过灵活的能量存储和释放，可以有效地提供这种服务。
以下是一些储能调频辅助服务的策略：1. 周期性能量存储与释放：通过定期存储电力并在需要时释放，储能系统可以在系统频率波动时迅速响应。
制定适当的存储与释放周期，以满足系统的调频需求。
2. 预测性能量调度：利用先进的预测算法，对电力系统未来频率波动进行预测。
根据预测结果，提前调整储能系统的充放电策略，以确保在频率波动发生时能够迅速响应。
3. 响应速度优化：优化储能系统的响应速度，确保在频率波动发生时能够快速、准确地提供调频辅助服务。
采用先进的控制算法和实时监测技术，实现毫秒级的响应时间。
4. 多场景运行策略：考虑不同的电力系统运行场景，制定相应的储能运行策略。
例如，在高负荷期间加大储能释放力度，在低负荷期间增加存储容量，以适应系统运行的变化。
5. 与可再生能源协同运行：储能系统与可再生能源的协同运行，通过灵活的储能调度，平滑可再生能源的波动，提高电力系统的整体稳定性。
确保在可再生能源波动较大时，储能系统能够提供及时的调频支持。
6. 灵活的市场参与：参与电力市场，通过市场机制激励储能系统提供调频辅助服务。
采用差价与容量市场等多元化的市场参与方式，以获得合理的经济回报。
7. 持续性监测和优化：建立持续性的监测系统，实时监测电力系统状态、频率波动等参数，不断优化储能系统的调频辅助服务策略。
定期进行性能评估，进行必要的系统升级和改进。
通过以上策略，储能系统可以更好地发挥调频辅助服务的作用，提高电力系统的稳定性和可靠性，同时实现经济效益。
储能电池参与电力系统一次调频控制策略研究
储能电池参与电力系统一次调频控制策略研究发布时间：2022-09-25T08:59:22.255Z 来源：《当代电力文化》2022年10期作者：王文凯[导读] 由于世界能源需求的增加，人类赖以生存的化石能源持续削减和枯竭，人类面临着能源短缺王文凯国家电投集团江西电力工程有限责任公司景德镇分公司摘要：由于世界能源需求的增加，人类赖以生存的化石能源持续削减和枯竭，人类面临着能源短缺。
与此同时，越来越严重的环境污染问题使可再生能源进入人类的眼帘。
但随着大规模可再生能源与电网融合，还发生了新的问题。
电力系统的频率稳定已成为人们关心的问题之一。
随着能源存储技术的发展，储能的优点逐渐得到认可，对电网频率稳定的作用正在逐步体现。
控制能量储存的方法对于在电网基本频率的调制中发挥更大的价值至关重要。
这篇文章从当前有关储能电池参与电力系统一次调频控制研究现状出发，分析储能电池参与电力系统一次调频控制的问题，探讨储能电池参与电力系统一次调频控制策略。
关键词：储能电池；电力系统；一次调频；控制策略随着世界经济的迅猛发展，支撑20世纪人类文明发展的化石能源成为严重危机。
具有大型电网和大型单位特性的电力系统具有稳定性强、可信度高的优点。
目前，各国电网建设都在向这个方向发展。
整个电力系统同等于一个电力中心，向发电方传送电力，向电力用户提供电力。
随着规模的不断扩大，复杂性也在增加。
另外，具有随机变动性特性的清洁能源的发展正逐渐统一组合到大规模的电力网[1]。
近年来支持环保和清洁能源发展已成为许多国家能源战略的明确指针。
一、储能电池在电力系统一次调频的应用目前能源储备的形态有很多种，可以分为物理能源储存和电化学能源储存。
他们各有优缺点。
为了调整频率，物理能量的储存比电化学能量的储存有一定的缺点。
例如: 抽水蓄能对地形性选址的依存度较高，因此只能在水资源丰富、地形较高的地区建设。
同时，抽水蓄能在频率调制方面的灵敏度很低，响应时间过长，不利于参与电网一次调频；压缩空气能源储藏是利用能源化石提供能源，对化石能源的依存度很高，压缩空气能源储藏对地区选择有依赖性，系统在一次频率变调过程中，回答时间相对较长；因飞轮能量储存存在自我放电现象，所以不能减少能量储存费用。
储能系统参与新型电力系统调频控制及音里平衡策略黄颖奇项礼佳
储能系统参与新型电力系统调频控制及音里平衡策略黄颖奇项礼佳发布时间：2023-06-16T05:51:19.299Z 来源：《当代电力文化》2023年7期作者：黄颖奇项礼佳[导读] 为实现国家“碳达峰，碳中和”的战略目标，构建清洁低碳安全高效的能源体系和以新能源为主体的新型电力系统已成为国家战略。
浙江京禾电力工程技术有限公司摘要：为实现国家“碳达峰，碳中和”的战略目标，构建清洁低碳安全高效的能源体系和以新能源为主体的新型电力系统已成为国家战略。
截至2021年6月底，我国风力发电装机容量为2.92×108kW；预计到2050年，风力发电装机容量将达到24×108kW。
风力发电是新能源发电的重要组成部分，随着风力发电的大规模接入电网，由同步发电机为主导的机械电磁系统，向由电力电子设备和同步机共同主导的混合系统转变，给系统的安全稳定运行带来了不容忽视的影响，如灵活性不足，宽频带振荡，频率安全等问题，其中以频率安全为代表，在风电机组逐渐替代同步机组过程中，系统转动惯量逐渐降低，电网调节能力逐渐降低，近年来就发生多起事故。
为此，迫切需要频率调整措施，提高电网调频能力。
目前，储能电站存在内部电池单元荷电状态（stateofcharge，SOC）分布不均匀的现象。
传统储能参与一次调频控制策略很容易导致在同一个储能电站内的某些单元过调，损害其工作寿命，造成电网频率调节成本的额外增加。
关键词：储能系统；新型电力；调频控制引言随着社会的发展，生产和能源之间的关系日益加密，近年来能源危机日益严重，可再生能源技术得到了广泛认可，根据2021年第一季度的在线新闻发布会的文本，到2020年年底，全国可再生能源能力达到9.34×108kW，占所有风力发电机的42.4%，是最具竞争力、增长最快的可再生能源技术，如今，这项低成本、行之有效的技术使得大规模开发和使用这些花瓶成为可能，在2017年，丹麦第一家风能公司维斯斯宣布，与澳大利亚的可再生能源公司一起，Windlab将创建世界上第一个完全用于在线项目的国家级公共资源，而在2019年，Gold Wind Technology是世界上第二大的公司，第一个位于高风场“三北”的地区（“三北”）在2020年年底（“三北”）为国家级风电场2.81×108 kw，风电场为4.665×1011 kw h，占全部能耗的6.3%，尽管风电场具有独特的优势，但也可能对电网产生某些“副作用”。
储能调峰调频技术
储能调峰调频技术
储能调峰调频技术是通过储能系统对电力系统进行能量存储和释放，以平衡电力系统负荷，实现调峰调频的一种技术。
这种技术的应用有助于提高电力系统的可靠性、稳定性和经济性。
以下是关于储能调峰调频技术的一些主要方面：
调峰功能：储能系统可以在负荷高峰期间存储多余的电能，而在负荷低谷期间释放储存的电能，从而平滑电力负荷曲线，减少对发电机组的额外负担。
调频功能：储能系统能够快速响应系统频率变化，通过向电网注入或提取电能，维持电力系统的频率在合适范围内，确保电网的稳定性。
储能技术：储能系统可以采用多种技术，包括电池能量存储（如锂离子电池、钠硫电池）、超级电容器、抽水蓄能、压缩空气储能等。
不同的技术有不同的特点和适用场景。
智能控制系统：储能系统需要配备智能控制系统，能够根据电网需求进行灵活调整。
这包括对电池充放电、储能装置的协调控制、对系统频率和负荷的实时监测等。
运营和维护：储能系统的运营和维护需要专业的团队，定期进行设备检查、性能评估和系统调整，以确保储能系统的稳定运行和长寿命。
成本和效益：虽然储能系统的成本一直在下降，但在评估其应用时，需要综合考虑成本、效益和回报周期。
这需要详细的经济分析，以确定储能系统是否在特定场景下是经济可行的。
储能调峰调频技术在可再生能源大规模接入电网、提高电网灵活性、应对负荷波动等方面具有重要的作用，是电力系统发展的重要方
向之一。
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2019年3月ElectricPowerEngineeringTechnology第38卷第2期
储能参与电力系统快速调频的需求评估方法樊海锋1，俞智鹏2，刘文龙3，徐春雷1，耿光超3（1．国网江苏省电力有限公司，江苏南京210024；2．东南大学电气工程学院，江苏南京210096；3．浙江大学电气工程学院，浙江杭州310027）
摘要：随着特高压直流建设和可再生能源发展，直流闭锁故障对电力系统快速调频提出了挑战。针对储能技术
改善电力系统频率稳定性，提出了一种储能参与系统快速调频的需求评估方法。首先提出了电力系统快速调频的
瓶颈评估指标和瓶颈场景分析方法，为储能容量配置提供了场景基础；接着又提出了基于瓶颈边界场景的储能容
量优化配置方法，以最小化储能容量配置成本消除电力系统快速调频的瓶颈场景；最后基于江苏电网实际数据进
行了算例分析，结果验证了所提出的需求评估方法的有效性。关键词：储能；快速调频；需求评估；瓶颈
中图分类号：TM734文献标志码：A文章编号：2096-3203（2019）02-0018-07
收稿日期：2018-09-11；修回日期：2018-11-13基金项目：国家自然科学青年基金资助项目（51607155）；国家电网有限公司总部科技项目（J2019086）
0引言
因具有良好的经济、环境效益，可再生能源发电将会逐步取代常规机组，特别是燃煤火电机组。根据《江苏省“十三·五”能源发展规划》［1］，可再生能源装机占比将达到17%左右。目前可再生能源
发电如风电、光伏，主要采用最大功率点跟踪（maxi-mumpowerpointtracking，MPPT）运行方式，其有功
控制与频率变化解耦［2—4］，不具备常规机组的惯性
响应和一次调频，从而降低了系统调频对有功扰动
的适应性。同时，江苏电网已投运多条特高压直流
线路包括锡泰直流、锦苏直流［5—6］等，未来还将建设
投运其他特高压直流，但直流线路发生闭锁故障
时，电网将出现较大的有功缺额，系统频率稳定性
将面临挑战［7—12］。基于上述两个因素，在多直流馈
入和可再生能源发电不断发展的背景下，当系统发
生较大扰动时（如直流线路闭锁），系统频率会出现
快速跌落，若频率小于低频减载启动值，系统将自
动切除部分负荷，降低了系统供电可靠性。因此，研究含多直流馈入和高渗透率可再生能源的电力系统的快速调频具有重要意义。储能系统响应速率快、充放电灵活，可用于改善电力系统快速调频能力［13—19］。在较大扰动发生
初期，储能快速提供有功功率支撑，可降低系统频
率跌落速率和减少系统频率最大偏差，从而提高电
力系统的频率稳定性。目前，有较多文献介绍储能
快速调频的控制方法［20—26］，但储能参与系统快速调
频的需求评估鲜有涉及，即系统快速调频的瓶颈分
析和储能参与系统快速调频的容量配置。基于上述问题，提出一种储能参与电力系统快速调频的需求评估方法。首先，分析电力系统快速
调频的瓶颈场景，然后将以瓶颈最大的场景作为储
能容量配置的场景基础，利用优化配置模型得到储
能功率容量和能量容量，实现以最小化储能容量配
置成本消除电力系统快速调频的瓶颈场景。此外，基于电力系统动态频率仿真模型，研究了储能参与电力系统快速调频的需求评估。
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［27］，得到系统动态频率
差分化表达式，如式（1）—式（4）所示。Δft=k1Δft－Δt+k2Pt－Δtu（1）
k1=e－DL
2H
Δt（2）
k2=（1－e－DL
2H
Δt）/DL（3）
Pt－Δtu=－Ploss+ΔPt－ΔtG+ΔPt－ΔtＲ+Pt－Δts（4）
式中：t为时刻；Δt为时间步长；Δf为电力系统频率与额定值（50Hz）之差；H为电力系统等效惯性时间
常数；DL为负荷调节效应系数；Pu为系统总不平衡
有功功率；Ploss为系统扰动引起的有功功率损失；ΔPG为常规机组有功功率增量（相对扰动前平衡状
81DOI:10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.02.003态）；ΔPＲ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）；Ps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Fig．1Theschematicdiagramofdynamicfrequencycurveandbottleneckevaluationindex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（bottleneckevaluationindex，BEI），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）。IBEI=12（td－tc）Δfd（5）td=tifti=fmin（6）tc=mintjftj≤f{}set（7）Δfd=fset－fmin（8）式中：tc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；td为系统频率到达最小值所对应的时刻；Δfd为在扰动发生后系统频率相对于启动阈值的最大偏差；fset为系统低频减载启动阈值；fmin为扰动后系统频率最小值。由瓶颈评估指标定义可知，IBEI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IBEI，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2所示。
图2电力系统快速调频瓶颈分析流程Fig．2Theflowchartofbottleneckanalysisofpowersysteminfastfrequencyregulation
具体步骤如下所示：步骤1：输入第i个场景，具体为电力系统不同类型电源配比、运行方式与扰动信息；步骤2：利用电力系统动态频率仿真模型，得到电力系统动态频率轨迹，并进一步计算对应的IBEI；步骤3：判断IBEI是否大于零，若是，则进入步骤4；反之，进入步骤5；步骤4：保存IBEI并记录相应场景为瓶颈场景；步骤5：判断第i个场景是否为最后一个场景（图2中N为场景总数），若是，进入步骤6；反之，更
新场景，返回步骤1；步骤6：输出所有瓶颈场景和相应IBEI。
通过上述步骤，可分析得到电力系统快速调频的瓶颈场景和瓶颈大小。对比分析不同瓶颈场景
的IBEI，将最大IBEI所对应的瓶颈场景作为瓶颈边界
场景，即为储能容量优化配置模型的边界条件。
2基于瓶颈边界场景的储能容量优化配置
2．1储能容量优化配置
储能容量配置包含了功率容量配置和能量容量配置。储能功率容量配置决定了频率跌落阶段
储能最大出力能力，储能能量容量配置影响着储能
快速调频支撑时长，两者对储能是否可以消除系统
快速调频瓶颈、储能能量状态是否在合理范围和储
能配置成本是否经济具有重要意义。储能功率容
量配置若过小，则不能完全消除所识别的瓶颈场
91樊海锋等：储能参与电力系统快速调频的需求评估方法