引言：跟着中国能源布局鼎新的深化，新能源装机占比延续增添。风电、光伏等新型能源年夜多以电力电子装备并网，高比例新能源接入和高度电力电子化将成为电力系统的主要特点，因为新能源发电装备不具有响应系统频率转变的惯量和一次调频能力，当面对因为直流闭锁、故障切机或负荷突变等缘由致使系统频率偏离时，其平安不变运即将遭到要挟。本文将对范围化储能结合新能源电站介入电网一次调频的可行性与经济性进行阐发，并提出一种风电场一次调频最优方案。

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新能源电站一次调频需要性阐发

1. 年夜电网频率特征阐发

对华北电网某35kV母线PMU频率数据进行持久统计，随机抽取一天频率如图（a）所示，看出该地域电网正常运行工况下频率波动规模在50±0.04Hz之内，频率日超出火机电组调频死区±0.033 Hz的总次数为1670次，此中环球app手机版越上限720次，越下限950次；图（b）为此中1小时的频率曲线，不雅察图中A区域，当电网频率超出一次调频死区上限，地域火机电组一次调频功能启动，频率被调剂回正常规模。

⬆某35kV母线频率曲线

为研究系统在功率缺额环境下电网的频率特征，统计了近十年内里国电力系统中较严重的频率波动事务。可以发现：功率缺额较小时（3%pu之内），频率下降值与缺额值成正比关系，1%的功率缺额将致使系统频率最低点降落约0.08Hz，频率最低值呈现的时候在故障产生后的10s以内；功率缺额较年夜时，单元功率缺额引发的频率最低点降落越严重，最低点呈现的时候越晚。

2. 高比例新能源电力系统频率特征仿真阐发

为阐发新能源装机占比晋升后电力系统的频率特征，针对华北电网新能源装机占比为0%、21%和50%这3种系统进行仿真研究，获得了系统产生5%功率缺额后电网频率动态特征曲线图。申明假如新能源机组不具有一次调频能力，跟着新能源装机占比的晋升，电网对功率突变事务的抗干扰能力将年夜为减弱。

⬆分歧新能源占比场景下系统频率特征

新能源电站一次调频方案手艺经济性阐发

1.新能源调频与火电调频的类比关系

因为光伏、风机等新能源机组一般运行在MPPT模式，类比火电一次调频道理可总结新能源机组介入电网一次调频需具有两个根基前提：① 采取近似调速器的虚拟同步发机电节制；② 预留备用功率。

⬆火电一次调频道理

⬆新能源机组与火机电组一次调频类比关系

2. 风电场一次调频方案手艺经济性阐发

经由过程仿真和对照阐发获得，预留备用方案调频机能与火电相当且可持久有功支持，但经济损掉庞大；释放转子惯量节制方案只需点窜机组节制软件不增添一次投资，但频率二次跌落没法消弭且过年夜；比拟之下，设置装备摆设储能方案仅需一次性投入且投资额可接管，其调频机能优在火电，且在后续运行中储能可经由过程削减弃风弃光、光滑出力等综合利用模式为业主增添收益，所以新能源电站设置装备摆设集中式储能是最好的一次调环球app下载官网频方案。

三种利用模式手艺经济性对照

3.风电储能调和节制策略

因为一次调频所需虚拟惯量具有尖峰特点，若仅由储能供给一次调频附加功率，储能峰值功率操纵时候短，功率操纵率低，由此提出风电转子惯量释放和储能稳态支持的调和节制策略：虚拟惯量等短时功率尖峰由风电承当，一次调频所需要的稳态功率由储能承当，如图8所示。

⬆风电储能调和节制策略示意图

基在本文所提风电储能协同调频节制策略，摹拟风电装机容量占比为20%的电力系统中产生5%功率缺额事务后，在6.2m/s，8.6m/s和11.2m/s3种风速前提下时储能系统的调频容量需求，仿真获得风速11.2m/s时储能容量需求最多，为风电场装机容量的5.9%，比拟储能零丁承当调频使命时8%pu时削减了26%。

⬆风速11.2m/s时风电储能调和策略一次调频曲线

结论

1）若新能源机组不具有一次调频功能，跟着新能源装机占比的晋升，电网对功率突变事务的抗干扰能力将被年夜年夜减弱，频率特征严重恶化；

2）类比火机电组一次调频道理，提出新能源机组介入电网一次调频需具有虚拟同步发机电节制和预留备用两个根基前提；

3）对照研究了风机电组预留备用、释放转子惯量、设置装备摆设储能3种调频方案的可行性与经济性，集中设置装备摆设储能是新能源电站最好的调频体例；

4）提出了一种风电储能调和风电场一次调频节制策略，采取此策略可将储能容量设置装备摆设削减26%，年夜年夜提高了储能介入一次调频的经济性。

原文颁发在《全球能源互联网》2019年第1期

刘辉, 葛俊, 巩宇, 刘汉平易近, 肖飞. 风电场介入电网一次调频最优方案选择与风储调和节制策略研究, 2019, 2(1): 44-52

Liu Hui, Ge Jun, Gong Yu, Liu Hanmin, Xiao Fei. Optimization Scheme Selection of Wind Farm Participation in Grid Primary Frequency Regulation and Study of Wind-Storage Coordination Control Strategy. 2019, 2(1): 44-52(in Chinese).

作者：刘辉1,2，葛俊3，巩宇1,2，刘汉平易近4，肖飞5

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