本文提出了一种新型分层最优控制框架,用于支持多区域输电系统中的频率和电压,并集成电池储能系统 (BESS)。该设计基于来自 BESS 的协调有功和无功功率注入,而不是传统的基于同步发电机的控制,以快速及时地缓解电压和频率偏差。这个新想法的原理是使用两个分层方案,一个是物理的,一个是逻辑的。第一个方案的目标是优先从发生意外事件的区域安装的 BESS 注入功率,从而减少对邻近区域的动态干扰。在第二个方案中,每个方案中都纳入了聚合 BESS 的运行规则,从而提高了资产的安全性。所提出的方法利用了时间同步测量、特征系统实现算法 (ERA) 识别技术、最优线性二次高斯 (LQG) 控制器和新的聚合代理的优势,该聚合代理以分层和可扩展的方案协调 BESS 的功率注入,以精确调节现代输电网的频率和电压,提高其可靠性和稳定性。使用模拟场景证明了该提案的可行性和稳健性,该场景具有显著的负载变化和三相、三周期故障,改进的 Kundur 系统具有四个互连区域,可在不到 450 毫秒的时间内缓解频率和电压突发事件。
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。