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毕天姝课题组在风光储场站频率支撑控制领域取得重要进展

信息发布于:2022-10-19

为实现碳达峰、碳中和中长期目标,我国风光电源装机占比将持续上升,预计“十四五”末期将达到40%,仅依靠同步电源提供的调频能力将不足以维持电网在极端扰动工况的频率稳定。近年来,我国新颁布的新能源场站并网标准要求其参与电网频率支撑,同时对一次调频、虚拟惯量调节范围、动态性能作出了明确要求。然而,风光电源调频响应较慢、最大调频能力不可控、预留调频备用造成弃风弃光,储能调频响应快、可控性高,可减少因预留调频备用造成的弃风弃光。新能源场站储能容量占比通常不高,且储能还被频繁用于场站其他调节功能。如何协调稳态/动态特性差异大的风、光、储,以提升新能源场站调频动态响应、可控性与经济性是研究难点。

针对这一问题,毕天姝教授课题组提出了“设备级电气特性实时感知”、“频率主动支撑能力协调控制”、“频率主动支撑能力精准评估”的闭环破解思路。针对现有相量测量方法难以适用于新能源场站宽频域电气量的问题,提出了基于复带通滤波器的宽频合成相量测量方法,基频相量测量带宽由10Hz拓宽到60Hz;针对风光储调频动态响应的差异性,提出了考虑场站调频聚合动态响应特性的频率支撑控制参数优化方法,实现了场站频率支撑动态响应的定制化设计,减少了风光储独立整定调频备用造成的弃风弃光,保障调频动态响应特性及调频可控性;针对场站调频固有的延时/惯性响应环节,设计了调频控制响应滞后时间自适应修正方法,提出了基于能量视角的虚拟惯量、一次调频控制参数在线估计算法。

上述研究工作紧密依托三峡乌兰察布新一代电网友好绿色电站示范项目(全球储能规模最大的风光储一体化示范项目,配置储能55万kW*2小时)。研制的新能源同步测量装置(SMD-R)已成功安装于吉红风光储4号电站(示范项目一期工程)的80余台风机;研发的风光储电站频率主动支撑控制与调频能力评估模块,作为核心模块之一支撑“并网友好型风光储场站群智慧集控系统与运维系统”通过国家能源局能源领域首台(套)重大技术装备项目评审,并在吉红风光储4号电站完成了闭环测试,支撑场站虚拟惯量700ms以内、一次调频5s以内完成调节。

图SMD-R装置(左)、风光储场站协调控制器(中)与场站一次调频闭环测试结果(右)

该研究工作得到了中国长江三峡集团科技项目、国家自然科学基金重大科研仪器研制等项目的资助。风光储场站频率支撑控制装置的研发及现场闭环测试、新能源同步测量装置的安装得到了三峡集团科研院、三峡能源内蒙古分公司,三峡新能源四子王旗公司、吉红风光储4号电站、北京四方继保自动化股份有限公司的支持。

初审:王程

复审:贾科

审核:张 洪


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