儲能電池參與風電調頻控制策略

趙愛云，陳 寬

（1.青島大學 自動化與電氣工程學院，山東 青島266071；2.山東龍源風力發電有限公司，山東 臨沂276700）

0 引 言

大規模風電并網降低了電力系統的運行穩定性，其不可預測性也會降低電能質量。儲能技術可以有效改善風電場有功功率的波動性，達到快速調頻的目的。本文提出在風電場配置儲能電池實現風儲聯合系統參與電網調頻的控制策略，有助于電網長期規劃和有效調度，減小風電單獨運行時給電力系統帶來的頻率波動。

1 風電－儲能系統模型

風電場單獨運行時其調頻能力和改善有功出力的能力較弱。因此，本文提出電池儲能與風電協調出力運行調頻。風儲聯合系統結構圖如圖1所示。

圖1 風儲聯合系統結構圖

2 風電－儲能系統調頻方法

圖2為儲能系統協調風力機進行調頻的控制策略結構圖。其原理是設計比例－積分－微分（PID）控制器，對頻率變化率進行控制，輸入到風儲聯合系統中去，進而控制其有功出力大小。

圖2 儲能系統協調風機調頻控制結構圖

3 仿真分析

基于上述PID控制策略，在Matlab／Simulink中建立仿真系統如圖3所示。風電場與儲能裝置并聯安裝在升壓變壓器（66 kV／220 kV）一端，同步發電機安裝在另一端，共同接入母線，共同給負荷供電。

圖3 仿真結構圖

在6 s時給系統突然增加60 MW負荷，仿真結果如圖4、圖5所示。

圖4 增加60 MW負荷的系統頻率響應

圖5 儲能裝置有功功率輸出

圖4 為風電場單獨運行和配置儲能的系統響應曲線，風電場單獨運行時系統頻率下降到48.4 Hz，同等負荷時配置儲能電池的風儲聯合系統頻率下降到48.7 Hz，頻率下降幅度減小，說明風儲聯合系統可以靈敏改進頻率波動。圖5為儲能系統發出有功功率，說明儲能系統可以通過調節有功進行有效調頻。

4 結 論

本文所提的風儲聯合系統控制策略能夠對頻率波動起到一定的阻尼作用，有效補償風電場單獨運行時的頻率波動，有效跟蹤系統頻率變化并且靈敏反應，明顯改善系統有功波動，電網的長期穩定性和經濟適應性得到保障。