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        最新成果|這項技術大幅提升新能源電網穩定性
        發布時間:2022-03-07 10:12:51 點擊率:410

        河北省智能電網配用電技術創新中心依托單位為科林電氣,致力于實現碳中和、碳達峰的目標,通過新興數字化技術與傳統電力技術深度融合,突破微電網安全穩定運行等關鍵技術,為中國電力系統的發展做出自己的貢獻。


        近期,河北省智能電網配用電技術創新中心、華北電力大學孟建輝教授與科林電氣共同就如何在新型電力系統中減小光儲發電對系統穩定性的影響方面進行研究,取得重大進展。

        近年來,以光伏、風電為代表的新能源發電受到包括中國在內的世界各國的重視和推廣,其中配合一定儲能的分布式光儲發電技術發展迅猛。與傳統電力系統中占支配地位的同步發電機相比,光儲系統的接入大多是基于電力電子變換器接口的,本身不存在有利于保持系統頻率穩定的旋轉慣性,大量接入下會影響到電力系統的動態響應及穩定性。

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        圖1 大規模可再生能源接入系統前后電網頻率控制性能變化示意圖

        虛擬同步發電機控制技術是解決這一問題的有效途徑之一,基于虛擬慣性控制的光儲單元有助于提高光伏電源的滲透率和利用率,其虛擬慣性大小可控是一重要特征與優勢。基于虛擬慣性控制的多個光儲單元接入微電網的自律協同運行方法,有效利用光儲系統中存儲的能量對微電網系統提供靈活可控的慣性支持,以提高微電網的頻率質量和穩定性。

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        圖2 分布式電源的虛擬同步發電機控制框圖研究的拓撲結構

        如圖3所示。該系統中,擬接入的光儲發電單元的滲透率超過50%,儲能形式主要包括目前常用的蓄電池和超級電容兩種,由光儲系統構成的虛擬同步單元相互之間受系統集中控制器的調度,同步發電機G1用以負責系統頻率和電壓的調節,發電機G2工作在恒功率模式。 

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        圖3 含多類型光儲虛擬慣性系統的電網系統拓撲結構

        如圖4所示,對比分析針對光儲單元分別采用傳統的最大功率控制、虛擬同步發電機控制(VSG)與靈活虛擬同步發電機控制(FVSG)下系統的頻率響應特性,驗證了VSG控制與FVSG控制在改善系統頻率動態響應上的良好效果。

          (a) 突增負載下系統的頻率響應對比            (b)負載突減下系統的頻率響應對比

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        圖4 三種不同控制下負載變化時系統頻率的響應特性針

        對多類型光儲虛擬慣性系統,提出的協同控制策略框圖如圖5所示,仿真波形如圖6所示,其中系統中VSG1和VSG2配置的為蓄電池,超級電容器存在于VSG3單元中。


        圖5 協同控制策略整體結構 


        圖6 含儲能的VSG單元之間的協同運行波形

        超級電容器在擾動瞬間迅速增加虛擬慣量來增加有功出力,進而抑制系統中的高頻擾動,在超級電容器恢復過程中,蓄電池能夠緩慢增加出力使得低頻擾動得以平抑,這樣能夠在一定程度上提高蓄電池和超級電容器的運行性能。VSG、FVSG及多VSG單元的協同控制方法可以使得光儲單元具有一定的慣性支撐能力,對于提高新能源的滲透水平和電網穩定性具有重要意義。

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