随着可再生能源的份额不断增加,需要适当大小和位置的多个存储单元来实现更好的惯性响应。这项工作主要研究“如何在瞬态事件下在电网中分配恒定数量的存储单元,以使最大频率偏差的惯性响应最小化?”的问题。为了回答这个问题,我们提供了一个全面的建模框架,用于在空间效应下确定储能单元的位置和大小以实现频率稳定性。分布式存储单元被建模为电网支持逆变器,电网中的总存储容量基于扰动后允许的稳态频率偏差而受限制。寻找最优分布的问题可以看作是由高维解组成的组合问题。有鉴于此,我们开发了两种基于强力搜索和改进交叉熵法的数值方法来寻找最佳分布,并在未来以色列电网的案例研究中对其进行了检验。案例研究的结果提供了一个新的见解——存储单元应放置在干扰区域周围,包括根据网络拓扑放置在具有高惯性的站点。
由于欧洲能源市场的整体福利至关重要,对确定性频率偏差影响的经济分析不能仅仅集中在最小化服务或降低运营成本上。它必须关注必要的措施,以确保能源经济具有成本效益高的电网稳定性和供应安全性。措施不能只关注确定性频率偏差的影响,而必须考虑到重大频率偏差的所有方面。
与电网跟踪发电机频率响应相比,此工具的结果还可以突出 VMM 的影响。在电网跟踪模式下,我们期望看到有功功率与频率偏差成正比。图 4(左)显示,有功功率实际上在最大频率偏差之前达到峰值,清楚地表明电网形成正在进行中。图 4(右)中明显显示了此事件的合规性评估,期望电网跟踪响应,但电网形成的领先性质意味着响应始终大于要求,这总体上为频率提供了更稳定的效果。简而言之,作为对 ROCOF 而不是频率偏差的响应的结果,可以看出 VMM 正在推动 HPR 引领频率变化,而不是滞后。
I a = 实际净交换量,单位为兆瓦(出口为正值) I s = 计划净交换量,单位为兆瓦(出口为正值) B f = 频率偏差系数,单位为兆瓦/0.1 赫兹(负值) F a = 实际系统频率,单位为赫兹 F s = 计划系统频率,单位为赫兹 偏移 = 计量和测量误差补偿条款 (3)频率偏差系数(B f )通常应基于中位频率
I a = 实际净交换量(MW)(出口为正值) I s = 计划净交换量(MW)(出口为正值) B f = 频率偏差系数(MW/0.1 Hz)(负值) F a = 实际系统频率(Hz) F s = 计划系统频率(Hz) 偏移 = 测量误差补偿措施
FFR 旨在提供快速有功功率响应,通常在惯性响应之后和频率控制储备 (FCR) 激活之前不到 2 秒内。水力发电机具有显著的转动惯性,可以立即抵抗由于系统负载或发电变化而导致的频率偏差。此外,水电站的现代涡轮机调速系统可以快速调节通过涡轮机的水流,从而快速增加或减少功率输出。
1.15特别是,拟议的开发将提供频率响应服务,以实现新兴低碳电力系统的必要平衡。电力系统运行的频率表明供求之间的平衡以及无法在严格的边界内维持此频率的平衡将导致灾难性的系统故障和停电。通常,系统以50Hz的频率运行。如果没有足够的供应来满足需求频率下降到50Hz以下。如果目前需求的供应太多,则频率上升到50Hz以上。拟议的开发将能够在一秒钟内响应频率偏差(通过适当的供应或需求增加)以帮助保持系统的平衡。
北欧电力系统中可变可再生能源的日益普及导致频率质量下降,并增加了水电站提供一次频率控制的重要性。水电是世界上最大的可再生能源。它的可靠性、可控性和可调度性以及巨大的存储量使其成为北欧电力系统中提供频率调节的最重要来源。许多提供调节电力的水电站都配有卡普兰涡轮机,这些涡轮机具有复杂的机械系统。此外,提供频率调节的卡普兰涡轮机频繁而快速的机械运动导致涡轮机导叶和转轮叶片磨损的问题。卡普兰涡轮机适合稳定运行。为了缓解这个问题,本文研究了一种混合水电站与电池储能系统相结合的解决方案,其中电池可以处理快速的频率偏差,从而使涡轮机更稳定地运行。分析基于水电站提供的 FCR-N 服务,因为 FCR-N 被确定为需要水电站输出功率非常快速变化的服务之一。本论文主要采用建模与仿真、数据分析和现场测量作为研究方法。为进行分析,开发了水电站和混合水电站的仿真模型。使用瑞典典型水电站的数据验证了水电站的仿真模型。磨损的量化是研究的重点。从涡轮机的磨损、电站对频率偏差的响应速度以及涡轮机机械运动过程中的方向变化次数等方面比较了水电站和混合水电站的性能。最后得出结论,在水电站中增加电池将减少涡轮机的磨损,并提高北欧电力系统的频率质量。
电网运营商面临的一个主要挑战是频率调节。需要进行调节以协调互连频率、管理区域之间的电力流动以及使某个区域的负载与发电量相匹配。严重的频率偏差可能导致停电。频率调节功能 (FRF) 允许在电网频率降低或增加时从 UPS 电池组放电或向其充电。频率调节用于应对计划外发电和负载不平衡,否则会导致频率稳定性问题。使用 PowerExchanger,如果存在电网频率调节问题,电力不仅可以流向支持关键负载,还可以支持电网并帮助解决问题。