规模化储能参与电网调频的双层控制策略
本文提出一种规模化储能参与电网调频的双层控制策略，用于解决火电机组和规模化储能的调频信号分配模式切换和调频责任分配问题。
问题源起
响应快、控制灵活的电池储能系统（BESS）在合理的控制策略下可以协助传统火电机组维护电网频率稳定。现有的控制策略存在一些不足：一方面，其调频信号分配模式无法兼顾前期减小频率最大偏差和后期缩短频率恢复时间的需求；另一方面，其调频责任分配未考虑不同调频电源的多技术特征，无法实现调频电源的分布式协调控制。
主要思路
基于复频域分析的综合调频信号分配模式
常用的调频信号分配模式为基于区域控制误差（ACE）分配和基于区域调节需求（ARR）分配。本文在复频域中分析两种模式下的调频信号 ACE(s)和 ARR(s)，采用其时域响应曲线的相交点作为两种模式的切换时机判据，在阶跃负荷扰动下能够很好地综合ACE分配模式和ARR分配模式的优点。
双层控制策略——功率经济分配层和频率动态控制层
针对规模化BESS联合火电机组参与调频时的电源功率分配问题和多目标协调控制问题，提高调频的经济性和有效性，本文提出一种双层控制策略：上层以调频电源参与AGC成本最小为目标函数，将调频责任的经济最优化分配结果作为各调频电源的出力参考值。下层利用模型预测控制（MPC）对各调频电源实现分布式控制，使系统频率偏差快速恢复至零，上下两层之间递进优化。
本文策略流程图如下图所示。
主要贡献
本文提出一种规模化储能参与电网调频的双层控制策略，兼顾调频前期减小最大频率偏差和调频中后期缩短频率恢复时间的要求，实现多电源的调频责任分配与协调控制。
结论、思考与讨论
1）本文提出的调频信号分配模式的切换时机判据，在阶跃负荷扰动下能够很好地综合ACE信号分配模式和ARR信号分配模式的优点，兼顾调频前期减小最大频率偏差和调频中后期缩短频率恢复时间的要求。
2）本文提出的双层控制策略中上层功率优化分配层全面考虑了不同调频电源的多技术特征，发挥了BESS响应速度快和机组调频容量足的优势，以二次调频成本最小化为目标优化各调频电源出力参考值，满足规模化BESS联合火电机组参与调频过程中的经济性要求。同时，下层频率优化控制层依据上层的优化结果，利用MPC实现了调频电源的分布式动态控制，上下层之间递进优化，进一步提升了调频效果。
下一步将在本文已有成果的基础上，考虑可再生能源的调频能力，对含储能的多区域多种调频资源的电网调频控制策略展开进一步的研究。
文章链接
张舒鹏,董树锋,徐成司,韩荣杰,寿挺,李建斌.规模化储能参与电网调频的双层控制策略[J/OL].电力系统自动化:1-9[2020-08-07]
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