基于灵敏度分析的储能电池参和二次调频控制策略粒度仪
2022年10月10日
作者针对储能电池参与电网二次调频，基于灵敏度分析，提出了一种综合区域控制误差（ACE）信号分配模式和传统的区域控制需求（ARR）信号分配模式优点的控制策略。
首先，针对ACE和ARR信号分配模式，在复频域中利用灵敏度原理分析含储能电池参与二次调频的区域电网频率特性，据此提出确定储能电池动作时机及调节模式的方法；计及时域中储能电池的能量限制和传统电源的爬坡速率限制，依据动态调频容量指标，提出确定储能电池动作深度的方法；最后形成考虑动作时机与深度的储能电池控制策略，并给出相应的实现流程。
结合实际电网的阶跃扰动工况进行仿真证明，结果表明该策略不仅能较大程度地改善电网调频以及储能电池运行的性能，而且充分利用各调频电源的技术优势。
间歇式电源出力具有波动性和不确定性，且绝大多数间歇式电源不具备惯性，其大规模并网后会使电网惯性减小，进而给电网调频带来压力。传统电源的调频容量已经难以满足电网调频需求，该问题已成为电网接纳间歇式能源的制约因素之一[1,2]。
充电温度：-20~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃支持最大放电倍率：3C
-40℃ 3C放电容量保持率≥70%
近年来，储能电池参与电网调频受到业界广泛关注，发挥储能电池的广域调控效能、构建有效的储能电池调频服务市场机制，是储能电池规模应用所面对的重要挑战[3]。储能电池二次调频效果优于火电机组，引入储能辅助火电机组调频，可显著减少火电机组的动作次数，稳定出力并改善机组燃煤效率，缓解由于频繁调节造成的机组设备疲劳和磨损，并满足电网对调频机组的考核指标[4]。
二次调频中，区域控制误差（AreaControlError,ACE）信号通过传统的PI控制器转换后，就形成区域控制需求（AreaRegulationRequirement,ARR）信号[5,6]。储能电池通过承担部分调频信号以参与二次调频，含义其参与因子（ParticipationFactor,PF）为?。
基于ACE信号和ARR信号的分配模式，即将这两种信号按比例分配给各调频电源。对集中式储能，调频信号分配方式重要为按时/频域分配和按动态比例分配。前者分析ACE信号在时/频域内的特点，由储能承担短时分量（高频分量），由传统调频电源承担长时分量（低频分量）[7-10]。后者依托区域电网调频动态模型，文献[11]将ARR信号划分为正常调节区、警戒区和紧急区，依不同的优先级，将其分配给储能电池、V2G和传统调频电源。
文献[12]基于可表征储能电池动态调频容量（DynamicAvailableAGC,DAA）评估指标，比较依ACE信号和依ARR信号的两种动态分配方式的短时间和中长期调频效果。综合可知，基于ACE信号的独立分配策略效果更佳，此时储能电池无需经过传统的低通滤波环节，但需新增独立的控制器。
由以上分析可知，已有研究集中于对ACE信号的分析及考虑区域电网调频动态模型的ARR信号分配，且按时/频域分配的方法在储能电池层面未考虑荷电状态管理，在电网层面也未充分利用储能电池优势，而按动态比例分配的方法未从机理层面深入探讨储能电池该如何参与，导致无法充分利用储能电池容量及其快速响应和无爬坡速率限制等技术优势。
充电温度：0~45℃
放电温度：-40~+55℃
比能量：240Wh/kg
-40℃放电容量保持率：0.5C放电容量≥60%