大規模可再生能源接入背景下自動發電控制研究現狀與展望

胡澤春, 羅浩成

(1. 清華大學電機工程與應用電子技術系, 北京市 100084; 2. 電力系統及發電設備控制和仿真國家重點實驗室, 清華大學, 北京市 100084)

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為應對化石能源危機和環境污染問題,世界各國大力推動以風電和光伏為代表的可再生能源發展,促進電能生產的清潔化轉型[1]。然而,風電、光伏的發電出力具有隨機性、間歇性和難以準確預測等特點,其裝機容量的迅猛增長已給電力系統安全穩定和經濟運行帶來了巨大挑戰。

電力系統自動發電控制(automatic generation control,AGC)是實現發電功率和負荷功率平衡,保持電網頻率為規定值和聯絡線交換功率為計劃值的重要手段。傳統意義上, AGC是通過調節發電功率跟隨負荷功率的隨機擾動。隨著以風電和光伏大規模接入電網,傳統的電力系統頻率控制問題面臨新的挑戰和機遇。一方面,隨著風電機組和光伏發電系統替代傳統機組發電,使得在線機組的總轉動慣量減小,維持頻率質量的能力降低,而可再生能源發電出力的隨機波動又加重了系統對調頻資源的需求;另一方面,風電和光伏發電出力可通過電力電子設備快速調節,具備維持電力系統頻率水平的巨大潛力。此外,電網中正在接入越來越多的新型儲能資源和需求側靈活資源,如化學電池儲能、電動汽車、蓄冷/蓄熱負荷等。相比火力發電機組,新型儲能和靈活資源通常具有較快的功率調節速度,能夠對系統的頻率變化做出快速響應,適合參與電力系統的頻率調節,因而受到了越來越多的關注。……