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| 1 | 双碳目标下储能参与电力系统辅助服务发展前景显示文摘双碳目标改变了风电和光伏在能源产业中的发展地位,但大规模间歇式新能源并网给电网稳定运行带来了新的挑战,而储能是保证电网电能质量稳定的重要途径和手段。随着储能市场的日益发展壮大,对储能系统协调控制和性能参数的要求更加苛刻。储能市场环境演变规律体现了储能政策呈现利好趋势。通过系统梳理储能联合火电、风电、光伏等能源联合参与电力市场辅助服务的运行现状以及典型案例,发现储能系统收益较低且渠道狭窄,无法完成系统成本有效疏导。因此,本文阐述了在双碳目标下新能源发展趋势、电力行业需求和储能角色定位,探讨了在优化储能政策、加快储能设备研究、多种能源配备储能、'储能+'发展理念等方面的关键问题。最后,针对储能市场未来发展的政策改革、电池研究、协同控制、分布式储能集中管控等关键性内容提出建设性意见,助力实现'碳中和'远景目标。 | 刘志成 彭道刚 赵慧荣 王丹豪 刘育辰 | 2022 | 储能科学与技术2022，11，2： | 34 |
| 2 | 储能技术在高比例可再生能源电力系统中的应用显示文摘可再生能源渗透率的不断提高为电力系统的安全、稳定和经济运行带来极大挑战。储能技术能够改变系统固有的能量流动,降低可再生能源波动性对电网的影响,进而提升可再生能源的消纳水平,是电力系统中的关键支撑技术。文中对储能技术在高比例可再生能源电力系统中的应用进行了综述:首先,总结了当前储能技术的基本原理及优缺点;其次,系统综述了用于促进风能、光伏等可再生能源消纳的储能系统控制与配置方法;最后,针对电网在高比例可再生能源接入下面临的调频、调压问题,阐述了储能参与电网调频调压的技术现状及储能控制策略。对制订储能运行技术要求、储能发展政策具有一定参考意义。 | 王玥娇 张兴友 郭俊山 | 2021 | 山东电力技术2021，48，7： | 27 |
| 3 | 储能支撑光伏参与电网一次调频的优化控制策略研究显示文摘针对通过电力电子接口并网的光伏发电不具备调频能力的问题,提出了储能支撑光伏参与电网一次调频的优化控制策略,以提升高比例光伏接入电网时的频率稳定性。首先提出一种跟随系统出力及频率偏差变化的光伏可变减载调频策略,然后又提出了基于SOC和调节因子反馈的储能自适应控制策略。其中:下垂控制基于Logistic函数,利用SOC分区进行自适应调节,在充放电区间内各设置一个函数;正、负虚拟惯性控制利用频率偏差变化函数作为调节因子,结合频率变化率及SOC变化特点进行设置。在频率变化初期,由储能提供惯性响应,光伏利用可变减载运行和储能联合参与一次调频,从而实现储能支撑光伏并网的频率稳定性。利用在PSCAD中搭建的模型进行仿真验证表明,文章所提出的策略能够发挥储能和光伏综合调频潜力,提升系统频率稳定的支撑能力。 | 傅质馨 张晶晶 崔晓丹 吴家龙 朱俊澎 袁越 | 2021 | 可再生能源2021，39，11： | 22 |
| 4 | 计及SOC的电池储能系统一次调频自适应综合控制策略显示文摘考虑电池储能系统自身容量限制下提升一次频率响应的自适应性,提出一种计及荷电状态(SOC)的电池储能系统一次调频综合控制策略。建立电池储能系统一次调频动态模型,对比分析了虚拟惯性与虚拟下垂控制对电网频率偏差的调节特性。设计考虑SOC的电池储能系统一次调频自适应综合控制策略,并引入一种由综合考虑频率偏差及其变化率的输入系数与计及电池储能系统SOC的反馈系数相结合的自适应因子,输入系数由模糊逻辑控制器自适应调节,反馈系数通过回归函数自适应调节。最后搭建仿真模型进行阶跃和连续负荷扰动工况下不同控制策略对比分析,仿真结果验证了所提控制策略能自适应控制电池储能系统出力,有效提升一次调频效果。 | 王育飞 杨铭诚 薛花 张宇华 米阳 | 2021 | 电力自动化设备2021，41，10： | 19 |
| 5 | 基于动态任务系数的储能辅助风电一次调频控制策略显示文摘针对高风电渗透率下的频率恶化问题,提出一种基于动态任务系数的储能参与一次调频的综合控制策略。首先,在惯性响应阶段采用虚拟惯性控制和虚拟下垂控制;在一次调频阶段采用虚拟下垂控制和虚拟负惯性控制。其次,基于双曲正切函数分别构建适应于惯性响应阶段和一次调频阶段的动态任务系数模型,根据频率偏差变化率和频率偏差的变化,动态调整一次调频过程中虚拟惯性控制、虚拟负惯性控制及虚拟下垂控制所承担的调频任务比例。根据储能荷电状态(SOC)和系统最大频差来调整负惯性控制单位调节功率,从而加速频率恢复;在虚拟下垂控制的基础上,提出变虚拟下垂控制单位调节功率方案,使虚拟下垂控制单位调节功率随SOC自适应变化。最后,以某区域电网为例,在阶跃负荷扰动和连续负荷扰动工况下验证了所设计策略的有效性。 | 李军徽 高卓 李翠萍 严干贵 马冬梅 阚中锋 | 2021 | 电力系统自动化2021，45，19： | 17 |
| 6 | 考虑SOC的电池储能系统一次调频策略研究显示文摘电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)以其控制精度高、响应速度快等优势被广泛应用于电网中。为充分发挥BESS参与电网一次调频的优势,提出一种基于荷电状态(State Of Charge,SOC)与频率偏差的综合控制方法。首先,为了改善电池循环寿命,设计基于荷电状态SOC的下垂系数与虚拟惯性系数。引入基于频率偏差的加权系数将下垂出力与虚拟惯性出力相结合,在频率偏差较小时增加虚拟惯性出力权重以稳定频率,在频率偏差较大时增加下垂出力权重以快速调节频率偏差,并在频率偏差超过一定限度后进行故障穿越时的频率支撑,而当电网状态变好且SOC较低或较高时进行SOC恢复。其次,提出BESS参与电网一次调频的评价指标以定量评估所提策略的调频效果及SOC维持效果。最后,基于PSCAD/EMTDC搭建BESS仿真模型,并在阶跃负荷扰动、随机负荷扰动、瞬时性短路故障及光伏间歇性出力扰动工况下仿真验证所提策略的调频效果及SOC维持效果。仿真结果表明,所提策略能实现较好的调频效果并将SOC维持在合理区间内。研究成果为BESS成套设备生产厂家合理设计控制保护参数提供参考,对提升BESS涉网性能具有实际意义。 | 刘英培 田仕杰 梁海平 谢岩 霍启迪 唐晓骏 | 2022 | 电力系统保护与控制2022，50，13： | 15 |
| 7 | 含储能和氢燃料电池的孤岛微电网混合运行模式与功率协调策略研究显示文摘孤岛微电网可就地消纳清洁能源,实现一定范围内的零碳电力供应。但由于孤岛微电网没有大电网的支撑,高比例分布式能源由电力电子变流器接入又导致其缺乏惯性,运行时难以同时实现频率稳定、供电可靠和新能源高效消纳。针对含储能和氢燃料电池的孤岛微电网,结合主从运行模式与对等运行模式的优点,提出一种基于组网型电源协调控制的混合运行模式。储能和氢燃料电池控制为组网型电源,分别采用恒压恒频控制和虚拟同步机控制,其他清洁能源作为随网型电源采用恒功率控制。功率协调算法中将储能荷电状态作为氢燃料电池的功率调节参考,并引入功率微分项改善动态调节性能,实现储能与氢燃料电池的弱通信协调运行。MATLAB/Simulink仿真结果表明,所提方法可以兼顾孤岛微电网的频率稳定性,运行可靠性和新能源利用率,证明了混合运行模式与功率协调策略的正确性和有效性。 | 兰征 刁伟业 涂春鸣 肖凡 郭祺 | 2022 | 电网技术2022，46，1： | 13 |
| 8 | 新能源场站共享储能提供调频服务的日前优化策略显示文摘针对在新能源场站聚集地区配置大规模共享储能,研究储能系统的优化运行问题,使其在承担多个新能源机组一次调频义务的前提下,最大限度利用自身调节能力参与辅助服务市场,提供二次调频等服务。基于调频服务市场规则,保证调频服务质量的前提下,以储能系统利润最大化为目标,综合考虑储能寿命、电量维持等因素,建立了储能系统在日前市场的调频容量与基准功率申报决策模型,并将其转换为混合整数线性规划的形式,能够使用成熟软件进行求解。利用历史数据进行仿真验证,结果表明所提出的方法能够有效利用储能系统的能量、功率容量,在承担新能源场站一次调频义务的同时,具有提供二次调频、参与峰谷套利从而获取收益的能力。 | 马昱欣 胡泽春 刁锐 | 2022 | 电网技术2022，46，10： | 12 |
| 9 | 新能源电力系统暂态频率稳定分析与调频控制方法综述显示文摘在“双碳”战略目标下,我国将构建高比例新能源电力系统。高比例新能源电力系统的转动惯量和调频容量降低、故障冲击功率提升,使大电网暂态频率稳定受到威胁。当前的调频控制方法及其所依赖的分析模型难以很好地适用于高比例新能源电力系统。为适应暂态频率稳定要求,需探索新的调频控制方法。为了更好地理解高比例新能源电力系统的暂态频率稳定问题,准备调频应对策略,对暂态频率稳定分析与调频控制方法的研究现状进行综述和展望。首先,归纳现有暂态频率分析模型,然后从系统和厂站2个层面梳理了调频控制方法的研究现状,从分析基础出发归纳不同调频控制方法的适用特性。最后,总结了高比例新能源电力系统暂态频率稳定分析与调频控制的特征变化及其影响,并对未来可能的发展思路进行展望。 | 汪梦军 郭剑波 马士聪 王铁柱 张曦 罗魁 王国政 | 2023 | 中国电机工程学报2023，43，5： | 10 |
| 10 | 低惯量下电力系统频率特性分析及电池储能调频控制策略综述显示文摘随着“碳达峰、碳中和”及建立新型电力系统战略目标的提出,越来越多的传统机组被新能源机组逐步替代,造成电力系统的惯量水平持续走低,低惯量下有功冲击事件愈演愈烈,电力系统频率稳定性正面临严峻的挑战。从电力系统惯量定义出发,介绍影响惯量水平的相关因素。基于惯量定义分析高比例新能源并网后系统惯量水平的变化趋势,剖析惯量水平与频率稳定的关联关系。分析了低惯量水平给电力系统带来的3点新特性:传统惯量支撑资源稀缺、惯量水平评估难度加大和多种频率调整资源协调难度增加。在此基础上,从发电侧、电网侧、负荷侧和储能等角度介绍了提升电力系统频率稳定的方法和策略。从不同应用场景重点分析了电池储能在参与电力系统频率调整时的控制策略并对其优缺点进行详细的分析。最后,展望了低惯量电力系统中储能参与频率调整的协调控制策略。 | 叶林 王凯丰 赖业宁 陈浩 赵永宁 徐贤 路朋 金忆非 | 2023 | 电网技术2023，47，2： | 9 |
| 11 | 考虑实时调频需求的辅助服务市场机制及调度策略研究显示文摘规模化储能参与电网调频,已成为应对可再生能源并网引起频率波动的重要手段。现阶段各电网调频辅助服务基于中长期时间尺度,且日内调频需求容量及价格固定,无法反映实时调频需求波动差异。文章提出一种基于需求紧俏度的调频辅助服务补偿机制,提出可反映实时调频性能的评价模型和指标,用以引导调频资源积极参与电网实时调节;针对性地提出了此市场机制下的火储联合调度策略,以调频成本最小为目标,调频资源技术特征为约束的滚动优化控制策略,实现对各储能参与调频市场的实时经济及性能指标的可测、可控;建立了上述市场机制及控制策略MATLAB/Simulink的仿真模型,结果表明所提市场机制及策略可以将储能日内可用时段变为100%,有效增强电网日内快速调频能力;调频紧缺时段运营商收益增加45.00%,实现多方共赢等。 | 刘佳婕 贾燕冰 陈浩 韩肖清 童国锋 | 2022 | 电网技术2022，46，4： | 9 |
| 12 | 基于改进等效电路模型的高比能量储能锂电池系统功率状态估计显示文摘针对高比能量电池大倍率下的电化学特性特殊性,用传统的等效电路模型(equivalent circuit model,ECM)估计功率状态(state of power,SOP)存在精度较低的问题,提出一种拓展的等效电路模型(extended equivalent circuit model,E-ECM)进行SOP估计。分析锂离子动力电池负载电流对极化内阻的影响,基于不同倍率测试和最小二乘的方法建立极化内阻与电流的关系;通过引入SOC偏差△z的概念,来描述电池内部的固相扩散反应引起的扩散压降,对部分SOC区间的△z进行了拟合预测;构建了考虑极化内阻电流依赖性和扩散压降的E-ECM模型,基于E-ECM模型进行电压限制下的10s和180s的SOP估计。搭建了面向单体电池的基本性能实验和SOP最大电流实验平台,分析结果表明,基于模型的最大电流平均误差不超过0.41%、最大误差0.51%左右,基于拟合预测△SOC处的最大电流误差为1.47%,验证了E-ECM模型对SOP估计的有效性和准确性,为锂离子动力电池管理系统功率状态估计与控制提供了理论支撑。 | 杨新波 郑岳久 高文凯 任东生 韩雪冰 欧阳明高 | 2021 | 电网技术2021，45，1： | 9 |
| 13 | 计及多影响因素的发电侧混合储能系统容量配置方法及配置工具显示文摘储能是推动主体能源由化石能源向可再生能源转变的关键技术,对提升清洁能源消纳,保障电力连续稳定输出,提升火电效率,保障电能质量具有突出作用,是实现多能协同、清洁低碳、安全高效能源体系的重要支撑。本工作主要聚焦新能源场站参与电网一次调频应用场景下的储能系统配置,综合考虑了不同储能系统技术出力特性、储能系统成本、储能系统使用寿命、储能系统经济性等诸多因素,并在考虑储能系统能量及功率平衡、储能荷电率限制、储能出力置信度等多约束目标的基础上,运用多时间尺度小波分析、储能容量迭代优化算法和雨流计数电池寿命预测等数值分析理论,开发出适用于新能源场站参与一次调频的混合储能系统配置方法,并基于MATLAB开发了储能配置专用计算工具。本工作通过一个400 MW风电场参与一次调频场景中储能的配置验证了所开发的混合储能配置方法及工具。 | 杨文强 常彬 | 2022 | 储能科学与技术2022，11，10： | 6 |
| 14 | 基于模糊控制的储能参与一次调频综合控制策略显示文摘针对储能调频控制模式间以临界值方式直接切换造成功率跃变及储能荷电状态(SOC)过高过低,储能出力受限问题,提出一种基于模糊控制的储能参与的一次调频综合控制策略。首先,分析储能虚拟下垂、虚拟惯量和虚拟负惯量控制参数对系统频率响应的影响,确定各控制参数调频优势和稳定变化范围;其次,设计含虚拟负惯量控制的模糊控制器,实现控制模式之间的平滑切换和优势互补,加快频率恢复;最后,采用logistics函数设计SOC反馈控制策略和SOC自恢复控制策略,使储能容量得到更好的保持,提高储能的调频能力。仿真实验验证了所提策略的有效性。 | 杨永辉 谢丽蓉 李佳明 包洪印 孙金辉 马伟 | 2023 | 智慧电力2023，51，4： | 5 |
| 15 | 考虑调频死区与荷电状态的储能参与电网一次调频控制策略显示文摘为更好改善电网频率特性,发挥储能电池辅助调频作用及快速响应优势,提出考虑储能调频死区和荷电状态(state of charge,SOC)的电网一次调频自适应控制策略。基于对电网频率特性的分析,设置储能调频死区小于传统机组调频死区,使储能先于传统机组快速响应负荷扰动,有效平抑频率波动。通过分析虚拟惯性控制在一次调频过程中的出力特点,提出正反向虚拟惯性控制,使储能在整个调频过程中出力方向始终与频率恢复方向一致,降低频率恶化速度,促进频率恢复。在此基础上,提出储能电池综合控制方法:在传统机组调频死区内,储能采用下垂控制;传统机组参与调频后,储能采用下垂与正反向虚拟惯性相结合的控制方式,并根据频率偏差和SOC实时调整二者的控制系数及出力比重,有效避免电池过充过放。最后在MATLAB/Simulink平台搭建含储能的区域电网一次调频模型,在不同工况下仿真验证了所提策略的有效性。 | 朱武 董艺 高迎迎 金立鑫 | 2022 | 科学技术与工程2022，22，11： | 5 |
| 16 | 考虑混合储能调频死区的自适应下垂控制策略显示文摘为了优化混合储能参与电网一次调频,提出一种考虑混合储能调频死区的自适应下垂控制策略。采用超级电容和蓄电池组成的混合储能设备,根据各储能元件的特点,为了充分发挥其作用,将混合储能的调频死区设置在火电机组死区内,超级电容的调频死区设置在蓄电池死区内,不仅能提高调频效果,还能有效减少火电机组动作次数;基于Logistic函数,建立储能设备荷电状态(State of charge,SOC)与下垂系数的关系,利用自适应下垂控制策略参与电网一次调频,有效防止储能设备发生过充或过放现象;最后利用Matlab/Simulink进行仿真分析,结果证明该控制策略可以有效提高调频效果,改善频率质量,稳定储能设备荷电状态。 | 方红艳 马平 | 2021 | 电气工程学报2021，16，4： | 5 |
| 17 | 考虑荷电状态约束的储能参与电网一次调频综合控制策略显示文摘电池储能具有响应速度快、控制精度高、容量配置灵活的优点,近年来在电网调频中得到广泛关注。但传统控制方式易造成电池过充或过放,给电网运行及电池使用带来负面影响。针对该问题,提出一种考虑荷电状态(state of charge,SOC)约束的储能参与电网一次调频综合控制策略。首先,构建储能电池参与电网一次调频的自动发电控制(automatic generation control,AGC)模型,提出根据电池SOC约束进行储能容量配置的方案。其次,通过对储能虚拟惯性控制及虚拟下垂控制的特征分析,根据电网频率偏差动态变化进行分配比例系数的设计,实现2种方式参与度的平滑改变。再次,以适应于电池SOC状态的参数自适应调节为目标,进行储能充放电控制系数的调整,以改善调频性能及电池SOC的变化特征。最后,通过多种方法的仿真对比,验证了所提方法的可行性和有效性。 | 赵熙临 张大恒 桂玥 李品 谭森元 | 2022 | 现代电力2022，39，1： | 3 |
| 18 | 预测新能源接入电网受扰后频率最低点的通用ASF模型显示文摘电网受扰后频率最低点预测对新型电力系统的频率安全评估非常重要,而目前已有频率动态分析模型较难快速、准确、灵活地预测电网受扰后频率最低点,其中同步发电机调速系统的低阶通用建模以及新能源接入的影响建模是主要挑战。首先提出了充分考虑频率响应特性的发电机调速系统低阶通用模型,结合新能源场站的通用频率响应模型,建立了新能源接入电网的通用平均系统频率(generic average system frequency,G-ASF)模型,在保证准确度的同时有效降低了模型阶数。然后,基于G-ASF模型直接预测电网在给定功率损失下的频率最低点。最后,在IEEE 3机9节点系统以及含新能源的IEEE 10机39节点系统中进行了仿真,结果表明提出的模型和方法在不同扰动或不同系统结构下均能准确预测频率最低点,且能够用于快速计算频率安全约束下的新能源渗透率极限值,验证了模型的准确性和通用性。 | 张英敏 彭泽峰 彭乔 李保宏 张敏 王腾鑫 | 2023 | 电网技术2023，47，5： | 3 |
| 19 | 考虑荷电状态恢复的储能一次调频控制策略显示文摘针对储能荷电状态(SOC)偏低或偏高时储能充放电调频能力不足的问题,提出一种考虑SOC恢复的储能一次调频控制策略。在储能调频阶段,基于S型函数提出辅调频控制的构建方法和储能调频系数的计算方法,并通过储能调频系数对系统频率进行控制,以实现储能SOC偏低或偏高时SOC的恢复与储能充放电调频能力的改善;在储能SOC恢复阶段,综合考虑储能SOC恢复需求和电网运行状态的限制,采用合适的储能SOC恢复出力控制策略。仿真分析验证了所提策略可以使储能SOC更快地恢复到较好的状态,在一定程度上解决了储能SOC偏低或偏高时储能充放电调频能力不足的问题,并有效改善了调频效果和储能SOC恢复效果。 | 严干贵 王铭岐 段双明 张薇 李军徽 蔡长兴 | 2022 | 电力系统自动化2022，46，21： | 3 |
| 20 | 电池储能系统支撑电力系统频率调控策略研究显示文摘由于新能源的大规模并网,导致电力系统惯量降低,严重影响电网频率稳定,亟需有效的频率支撑技术。针对上述问题,文中提出电池储能系统支撑电力系统频率调控策略。首先,建立电池等效电路模型来模拟电池的动态与静态性能及外特性;其次,运用下垂控制、加速下垂控制两种调频策略控制电池储能系统发出的有功功率;最后通过MATLAB/SIMULINK搭建含25%比例风电的四机两区系统并以风机大功率突减和风机快速大功率波动两种场景进行仿真分析。结果表明,文中所提出的调频策略均能有效改善系统频率最低点和新稳态的频率,且可以减缓频率下降速度,提高了电网的频率稳定性。 | 郝晓强 刘文宇 | 2023 | 东北电力大学学报2023，43，5： | 2 |
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