储能辅助火电机组AGC调频运行方法及容量配置研究

摘要

电储能因快速响应、精准控制和双向出力特点，以多种运行模式广泛应用于电力系统调频领域。其中储能辅助火电机组AGC调频，不涉及对储能单独评价计量，可以自主设计运行策略，成为国内储能调频商业应用初期的主要运行模式。目前，储能辅助火电机组调频策略多为满功率补偿偏差，缺乏电量管理和以性能指标为导向的储能指令优化。为了改善火储联合AGC调频效果，同时提高储能运行效率，增加经济效益，有必要对储能辅助火电机组调频运行方法及其容量配置进行研究。
　　首先，对比分析了量化调频电源AGC性能的华北区域Kp指标和美国PJM市场的PS性能评分指标。对于储能—火电联合AGC调频场景，二者无法基于现有数据，对储能出力指令提供导向性决策。因此综合两个指标体系的优势特点，构建实时评价火储联合AGC调频性能的新指标体系，基于当前待决策的储能出力指令进行该指标计算，可以作为目标函数优化储能指令。
　　其次，基于构建的火储联合调频性能指标，设计补偿度实时优化的储能辅助火电机组AGC调频运行方法。以储能对机组出力与指令偏差的补偿度为决策变量，以构建的火储联合调频性能指标和储能电量平衡度最大化为目标，建立储能补偿度实时优化的联合调频策略模型，在储能电量管理和机组性能改善之间寻求平衡。并对两台机组在不同储能配置/优化周期/策略场景下进行仿真，验证了该策略的有效性，采取短优化周期时，储能电量管理和机组性能改善效果更好，且满足实时计算要求，具有实用性。
　　最后，针对不同的储能运行策略，建立了辅助火电机组AGC调频的电池储能系统容量配置方法。对于荷电状态变化率受限策略，建立了运行—经济双层储能配置模型:运行层以偏差电量比和储能等效寿命损耗最小为目标优化运行参数;经济层以日净收益最大化为目标优化储能配置。对于补偿度优化策略、石景山策略，则仅由经济层来配置储能。对同一台机组在不同策略下的电池储能系统容量配置进行了仿真计算，验证该方法的有效性，并对不同策略容量配置下的调频性能和收益进行了对比分析。

目录

声明

摘要

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状及发展

1．2．1 储能调频应用现状

1．2．2 储能调频研究现状

1．2．3 调频储能容量配置研究

1．3 本文主要研究内容

第2章 火储联合调频性能指标

2．1．1 调节速率K1

2．1．2 调节精度指标K2

2．1．3 机组响应时间K3

2．2 美国PJM市场的调节效果得分

2．2．1 响应准确性

2．2．2 时延得分

2．2．3 跟踪精度系数

2．2．4 性能评分PS

2．4 火储联合调频性能指标

2．4．1 响应时延指标

2．4．2 调节速率指标

2．4．3 调节精度指标

2．4．4 火储联合AGC调频性能指标

2．5 本章小结

第3章 储能辅助火电机组AGC调频运行策略

3．1 石景山锂电池储能调频项目

3．1．1 火储联合AGC调频运行结构

3．1．2 石景山储能运行策略

3．2 补偿度实时优化的火储联合AGC调频运行策略

3．2．1 储能工况指标

3．2．2 火储联合调频运行策略

3．2．3 火储联合AGC优化运行模型

3．3 求解算法

3．3．1 密切度择优的多目标粒子群优化算法

3．3．2 求解流程

3．4 算例分析

3．4．1 不同场景结果对比

3．4．2 不同策略下调节效果

3．4．3 储能SOC管理效果

3．4．4 算法耗时

3．5 本章小结

第4章 辅助机组AGC调频的储能容量优化配置方法

4．1 储能容量配置所采用的运行策略

4．1．1 策略1：SOC变化率受限的储能运行策略

4．1．2 策略2：石景山策略

4．1．3 策略3：补偿度实时优化策略

4．2 储能成本及收益分析

4．2．1 全寿命周期成本

4．2．2 Kp指标补偿收益

4．3．1 运行层优化模型

4．3．2 经济层优化模型

4．4 不同策略下储能容量优化

4．4．1 全局自适应和声搜索算法SGHS

4．4．2 策略1：运行-经济双层MOPSO-SGHS嵌套寻优

4．4．3 策略2和3：经济层SGHS寻优

4．5 算例分析

4．5．1 优化配置结果

4．5．2 运行策略对比分析

4．6 本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

攻读硕士学位期间参与的科研工作

致谢