[发明专利]一种电化学储能模拟火电机组快速频率响应的虚拟系数优化方法

说明书

一种电化学储能模拟火电机组快速频率响应的虚拟系数优化方法，该方法中储能的虚拟惯性响应和虚拟下垂控制为单独运行或并行状态，不涉及二者切换，当储能因参快速频率响应而导致荷电状态不佳时，令其自主充放电，该充放电行为仅作为其对自身荷电状态的调整，因此不影响电网的频率计算，储能的虚拟惯性响应系数和虚拟下垂控制系数也不改变。本发明以电网频率安全为根本要求，站在系统调度的视角，根据频率安全态势感知结果，以电网全天96时段快速频率响应辅助服务最低为目标，自动优化储能全天各时段的虚拟惯性响应系数和虚拟下垂控制系数，进而得出储能各时段参与快速频率响应的功率以及储能参与后的电网频率，从而实现保证电网安全并兼顾电网利益的目的。

技术领域

本发明属于电化学储能参与电网快速频率响应辅助服务技术领域，特别是涉及一种大规模电化学储能模拟火电机组参与快速频率响应的虚拟系数优化方法。

背景技术

在全球资源紧张、环境恶化、气候变暖等威胁人类生存与可持续发展的问题日益严重的情况下，以风能、太阳能为代表的可再生能源并网比例不断提高，此类可再生能源挤占了有调节能力的常规机组的发电空间，使得电网的快速频率响应能力下降，并且此类可再生能源的随机性、不确定性也对电力系统频率安全产生了威胁。

储能因具有响应速度快、可精确控制、充放电双向调节能力等特点，特别是近年来，随着储能技术进步及成本下降，规模化储能在电力系统中的重要性逐渐显现。大规模储能身为储能系统中的一种，其响应速度快，调节延迟小，可在毫秒级时间范围内实现满功率输出；控制精度高，能够在额定功率范围内的任何功率点保持稳定输出；储能系统可实现双向调节，提供其额定功率双倍的调频容量，在电网调频方面有着显著的优势。

为支持和鼓励储能电站的建设和利用，国家层面制定出台了一系列涉及储能应用发展的支持性政策和方案，地方层面积极响应并推动相关储能支持政策落地，这其中与储能在大电网中应用密切相关的即是辅助服务市场建设，如东北、福建、山东、甘肃、新疆等地区和省市纷纷出台了辅助服务市场运营规则。但目前在市场建设初期，各地主要围绕调峰、部分地区辅以调频开展辅助服务市场建设。以东北地区为例，主要围绕调峰(还有旋转备用等)辅助服务，设置电储能调峰交易品种，并对其交易方式、执行方式等进行规定，但对于调频辅助服务暂未有市场规则，采取事后补偿方式进行补偿。

此外，目前对于储能参与调频辅助服务的研究，较少站在系统调度层面对储能进行调控，对于各种类型的储能参与电网调频辅助服务的现有研究，主要集中在储能主动参与调频时如何调整其参与调频的方式。其中，针对电化学储能参与调频辅助服务，主要是令储能模拟常规机组的快速频率响应方式，对储能进行虚拟惯性响应与进行虚拟下垂控制。令储能模拟常规机组调频，目前的研究主要分为两大类，其中一类是研究储能进行虚拟惯性响应和虚拟下垂控制的切换时间，另一类是根据储能当前的荷电状态如何调整储能参与调频的空间。文献《大容量电池储能参与电网一次调频的优化控制策略研究》针对大容量电池储能可有效缓解由于高渗透率新能源接入带来的电网一次调频性能弱化的问题，提出了一种融合虚拟惯性和可变下垂控制的大容量电池储能一次频率控制策略，该策略引入虚拟惯性响应环节可有效降低频率波动初期的频率变化速率。虽然该策略中利用储能模拟常规机组进行虚拟惯性响应和可变下垂控制可以改善电网一次调频性能弱化的问题，但是该策略以储能电站自身利益为优先，在经典下垂控制的基础上加入了基于荷电状态对下垂系数进行修正，加入荷电状态修正的方式虽然可以达到避免储能过充过放的目的，但是如果常规机组调频能力不足需要储能参与快速频率响应而储能因修正自身荷电状态而放弃参与，则会对电力系统频率安全造成威胁，这对电网是不利的。

综上所述，无论是研究虚拟惯性响应和虚拟下垂控制如何切换，还是研究如何根据荷电状态改变调频功率，当前的研究多数是站在储能自身角度，以储能自身利益为首要目标。

因此，本发明基于系统调度层面提出了一种大规模电化学储能(以下简称储能)模拟常规机组参与电网快速频率响应辅助服务时对储能虚拟惯性响应系数和虚拟下垂控制系数的优化方法。该方法实现了储能虚拟系数的优化以及储能参与快速频率响应时电力系统频率的计算，并且在保证电力系统频率安全的同时兼顾了电网的利益。