提高新能源并网运行可靠性，加强对新能源储能控制策略的研究，是构建以新能源为主题的新能电力系统普遍关注的问题。本文通过研究蓄电池储能系统功率调节功能，搭建了含储能系统在内的电力系统自动发电控制（AGC）模型，并采用改进储能控制策略有效降低新能源并网运行风险。
1 我国新能源装机及消纳问题现状
近几年，随着我国新能源政策的大力支持，新能源发电并网装机总量也呈现出高速增长态势。截至2020年底，我国风电累计装机达296.90GW，光伏累计装机达252.88GW[1]，如图1所示。
图1 我国风电和光伏逐年装机容量
风光的大量并网对电力系统的调节能力提出了更高的挑战，新能源消纳问题成为了亟待解决的重点问题之一[2]。解决消纳问题本质是解决资源错配问题，具体表现在发电与用电的空间及时间的错配。从空间错配来看，目前陆上风电主要集中在“三北”地区，本地无法完全消纳[3]，需向其他地区输送。从时间错配来看，主要受制于风力禀赋本身的问题，如发电高峰与用电高峰不同。因此，通过更有效的机制建立起消纳的绿色通道，进一步降低弃风率，在现有的基础上提高可再生能源的消纳水平是行业内共同努力的方向。
2 风电并网运行风险
风光等新能源发电形式一定程度上缓解了我国能源资源短缺及环境污染问题，但受限于风电机组本身调频能力的影响，其在为电网系统提供清洁能源的同时，也给系统调频带来一系列挑战及风险。
风电并网运行风险是指在自动发电控制（AGC）动作周期内，风电计划出力与实际出力之间的差值[4]。AGC系统是EMS的重要组成部分，它根据电力调度中心下发的指令，调节不同发电厂多个发电机的有功输出，以响应电网负荷变化，使电力系统经济、稳定运行的一种系统。如果电力系统保持平稳运行，这一过程中同时出现了风电出力波动和负荷波动，那么在仅考虑负荷波动的基础上可以参考以下两种情况：一是如果负荷波动在某一电位与风电波动保持平衡，也就是说二者波动相同，这一过程中，风电波动可在一定程度上消耗部分风电波动；二是如果风电波动与负荷波动方向相反，这时二者的波动只会加剧系统功率的不平衡，一定程度上增大AGC机组的调节功率[5]。这种情况下通常会考虑风电波点的偏差，综合考虑传统火电调频机组运行情况，从而更快速的选择最佳控制策略，以消除风险运动风险功率。
随着电力系统规模增大，其对发电侧AGC机组调节容量的范围也不断增加，但就整个新能源并网系统而言，盲目增加AGC机组调节系统，易增加电力系统的运行风险。因此，为实现新能源正常并网运行，需要加强对传统AGC机组的改进，从而达到最佳调频效果。
3 电池储能系统参与调频
电池储能多为化学储能，包含多种二次电池，如铅酸电池、锂离子电池等，这些电池近年来在市面上应用较为广泛，常见于新能源汽车、电车等设备。虽然电池种类多样，但在电力电子装置所构成的PCS系统中的功率响应速度差异并不大，市面上常见的电池均能在有效的时间内完成电池储能系统功率响应，相较于传统的火电机组具有较强优势。就火电机组而言，其功率调节速率通常较低，一般为每分钟额定功率的2%～3%。如果功率调整方向发生变化，火电机组会存在惯性作用，存在延迟响应现象。采用以电力电子技术为核心的PCS系统并网，可以充分借助电池储能技术优势，使系统保持高效运转，充分发挥电池储能系统响应时间短、调节速度快、调节精度高等特性，使得系统频率调节更加精确，同等调节效果下，电池储能系统的调节容量需求更低。同时，电池储能系统具有双向调节的特性，既能够放电又能够充电，使得电力系统频率调节具有更好的灵活性。
4 电池储能系统控制策略
与传统的火电机组调频方式相比，电池储能系统以其调节速度快、精度高、耗时短等优势深受新能源行业力捧，在电池储能基础上结合系统调频将会更好地实现系统功率调节。本文提出了一种简单易实现的风电电源侧配置储能参与电网AGC调频的服务策略，图2为风电系统配置蓄电池储能充放电控制流程图。
图2 储能充放点功率控制流程图
其中，ΔPw为风电机组计划出力与实际出力之间的功率差值；ΔPB,max为蓄电池最大充放电功率差值；ΔPB为蓄电池充放电设定参考功率值与实际功率的差值。将所构建的电池储能参与电网AGC调频的服务策略应用于新能源并网运行场站中，最终结果表明，该方式在新能源消纳及降低并网运行风险的储能控制方面具有较快的响应效果，对后续研究新能源并网运行及储能控制提供了相关理论支撑。
参考文献：
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[2]曹新慧,付林,高玲玉,开赛江,李忠政,袁铁江.消弭新能源并网运行风险的储能控制策略[J].电器与能效管理技术,2021(05):75-80.DOI:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.05.014.
[3]商皓钰,刘天琪,卜涛,何川,印月,丁理杰.基于ALARP准则的高比例新能源并网系统日前运行风险评估[J].电力自动化设备,2021,41(03):196-203.DOI:10.16081/j.epae.202101021.
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