電池儲能提高電力系統(tǒng)調(diào)頻性能分析

王凱豐，謝麗蓉，喬 穎，魯宗相，楊 歡

（1. 可再生能源發(fā)電與并網(wǎng)技術(shù)教育部工程研究中心（新疆大學(xué)），新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市 830047；2. 電力系統(tǒng)及大型發(fā)電設(shè)備控制和仿真國家重點實驗室，清華大學(xué)，北京市 100084）

0 引言

隨著可再生能源的發(fā)展，預(yù)計2050 年中國可再生能源發(fā)電占比將達(dá)到50%左右，在此能源清潔化進程中，傳統(tǒng)機組的發(fā)展將達(dá)到頂峰并逐漸出現(xiàn)存量替代［1-3］。高比例可再生能源并網(wǎng)給系統(tǒng)頻率安全帶來了巨大挑戰(zhàn)，眾多頻率安全事故表明，在未來電力系統(tǒng)中為了保證頻率安全，需要一種快速的調(diào)頻資源［4-6］。為符合能源清潔化趨勢，以維持火電機組在線比例來保證頻率穩(wěn)定的方法不可?。?］。因此，需要該調(diào)頻資源能夠替代火電機組減少帶來的慣性支撐與/或一次調(diào)頻能力。國內(nèi)外安全事故快速支援事件從理論和實踐上證明了電池儲能滿足調(diào)頻資源的種種需求［8］。

與傳統(tǒng)機組相比，儲能的替代優(yōu)勢有兩點:一是儲能響應(yīng)快速性，其響應(yīng)速度等級為毫秒級［9-10］；二是具備很強的定制能力，可通過電力電子接口控制策略及其參數(shù)優(yōu)化實現(xiàn)與同步機組外特性相近的調(diào)頻能力［11-12］。儲能作為一種新型靈活性調(diào)頻資源，在調(diào)頻替代能力方面存在新的問題。在緊急頻率調(diào)整過程中，儲能對于火電機組而言具備何種優(yōu)勢，以及儲能作為可定制調(diào)頻資源，通過參數(shù)定制能否最大化體現(xiàn)儲能的替代能力，均是當(dāng)前面臨的新問題。

電力系統(tǒng)的常用調(diào)頻指標(biāo)為頻率變化率（rate of change of frequency，ROCOF）、頻率最低點和靜態(tài)頻率偏差等［13-15］。文獻［16］探討了在不同儲能容量情況下儲能對一次調(diào)頻效果的改善能力，而文獻［17］則從調(diào)頻輔助服務(wù)市場層面對不同儲容比情況下調(diào)頻效果進行了對比分析。文獻［18-19］從儲能調(diào)頻有效性層面對其調(diào)頻效果進行分析，結(jié)果表明儲能調(diào)頻的有效性較好。以上文獻對儲能與火電機組的調(diào)頻效果進行了分析對比，但未從理論推導(dǎo)和指標(biāo)方面闡述儲能在調(diào)頻方面的優(yōu)勢及可推廣的定量評估指標(biāo)。

此外，相關(guān)研究表明，儲能的調(diào)頻能力要優(yōu)于常規(guī)機組，但未給出定量的數(shù)據(jù)進行證明［20］。文獻［21］基于美國調(diào)頻市場案例指出，電池儲能系統(tǒng)對火電機組的替代效果為火電機組和水電機組中最高。文獻［22-23］對火電機組和儲能的調(diào)頻效果進行了對比分析，結(jié)果表明儲能對火電機組的替代能力約6～25 倍。文獻［24］分析了儲能對火電機組的替代能力，結(jié)果表明儲能對火電機組的替代能力為12.5～25 倍。文獻［25］分析了儲能和火電機組短時間尺度內(nèi)頻率變化，結(jié)果表明功率為10 MW、容量為3.66 MW·h 的電池儲能系統(tǒng)至少可以代替36 MW 火電機組的調(diào)頻能力。

以上文獻研究表明，目前對儲能在電力系統(tǒng)調(diào)頻中的優(yōu)勢研究大都利用仿真和統(tǒng)計論述儲能對調(diào)頻效果的改善，但未從理論上確定儲能具體優(yōu)勢并進行量化。同時，儲能調(diào)頻動態(tài)特性不同于火電機組，現(xiàn)有研究大都無法準(zhǔn)確表征其對最大頻率偏差等參數(shù)的貢獻。

本文針對以上問題，分析了儲能與火電機組參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的原理，從頻率調(diào)整效果評價指標(biāo)出發(fā)，分析了儲能在高比例可再生能源系統(tǒng)中調(diào)差系數(shù)對調(diào)頻效果的影響；從功率、能量及頻率最低點的貢獻出發(fā)，提出了評價儲能替代火電機組能力的相應(yīng)指標(biāo)。最后，構(gòu)建同功率儲能和火電機組調(diào)頻系統(tǒng)，利用指標(biāo)對仿真結(jié)果進行分析，驗證了儲能對火電機組的高替代能力。

1 儲能調(diào)頻原理及其優(yōu)勢

1.1 儲能虛擬調(diào)頻模型

電池儲能參與電力系統(tǒng)頻率調(diào)整的方式為通過變流器控制技術(shù)來使得儲能模擬（或部分模擬）同步發(fā)電機的響應(yīng)特性進行提供頻率支援。儲能控制分為2 個部分，分別為DC/AC 并網(wǎng)變流器控制和電池系統(tǒng)運行狀態(tài)控制。

1）DC/AC 并網(wǎng)變流器控制

DC/AC 變流器的控制分為內(nèi)環(huán)控制和外環(huán)控制，內(nèi)環(huán)控制主要是內(nèi)環(huán)電流的解耦控制。與內(nèi)環(huán)控制不同，外環(huán)控制策略可以靈活定制，其控制策略可以實現(xiàn)固定增量控制、變化增量控制、下垂控制和綜合慣性控制，如附錄A 圖A1 所示。

儲能響應(yīng)頻率偏差的控制方法中使用較為廣泛的為有功功率-頻率下垂控制策略，如附錄A 圖A1（c）所示。其調(diào)頻過程中有功功率增量如式（1）所示［26］。

式中:ΔPB(t)為t時刻儲能有功功率增量；RB為儲能調(diào)差系數(shù)；Δf(t)為t時刻系統(tǒng)頻率偏差。

2）電池系統(tǒng)運行狀態(tài)控制

儲能參與電力系統(tǒng)頻率調(diào)整時可以自主設(shè)定其參數(shù)，同時儲能參與調(diào)頻時其調(diào)節(jié)范圍理論上為全功率范圍調(diào)節(jié)。附錄A 圖A2 為儲能和傳統(tǒng)機組調(diào)差系數(shù)設(shè)置范圍及出力調(diào)節(jié)范圍對比示意圖［4，7，18，24］，圖中紅點表示此刻調(diào)頻資源出力狀態(tài)，藍(lán)線表示調(diào)頻時各調(diào)頻資源的出力變化范圍。其中傳統(tǒng)機組受到自身物理特性的約束，調(diào)節(jié)范圍較小，僅能增加或減小輸出功率的大??；而儲能可以在全功率Pmax范圍內(nèi)變化，既可以充電，也可以放電。

從圖A2 可以看出，與火電機組不同，儲能的理論調(diào)節(jié)范圍為[-Pmax，Pmax]。由式（1）可得:

式中:Pmax為儲能最大充放功率。

考慮到儲能壽命等因素，儲能參與調(diào)頻時其功率輸出也受到荷電狀態(tài)（state of charge，SOC）的約束。系統(tǒng)頻率波動較小時，儲能在SOC 區(qū)間為[Slow，Shigh]（一般設(shè)為40%～60%）的情況下進行淺度充放更有利于延長儲能的使用壽命；但頻率波動較大時，為保障系統(tǒng)穩(wěn)定，允許儲能進行深度充放，此時SOC 約束區(qū)間為[Smin，Smax]（一般設(shè)為10%～90%）。當(dāng)SOC 越限時，即儲能充滿或放空時，儲能系統(tǒng)停止工作。其中，儲能注入或吸收的功率由系統(tǒng)頻率偏差和ROCOF 決定。其控制策略如附錄A圖A3 所示。

3)儲能等效模型

儲能整體控制過程由儲能運行控制和變流器控制組成，因此其等效模型如式（3）和式（4）所示。

1.2 儲能調(diào)頻優(yōu)勢

儲能系統(tǒng)的物理特性決定了其響應(yīng)速度較快，這可以令儲能先于火電機組參與頻率調(diào)整，調(diào)頻中等效模型階數(shù)較低，在穩(wěn)定性方面優(yōu)于火電機組，在參數(shù)RB定制情況下不會出現(xiàn)系統(tǒng)振蕩或失穩(wěn)的情況。

1）改善頻率響應(yīng)動態(tài)

為了明確儲能在調(diào)頻過程中的優(yōu)勢并分析儲能快速響應(yīng)能力特點，利用穩(wěn)定判斷方法對儲能和火電機組的參數(shù)特性進行分析。

火電機組和儲能參與電力系統(tǒng)頻率調(diào)整的傳遞函數(shù)如式（5）和式（7）所示，其推導(dǎo)過程見附錄B。

其中

式中:M=2H，其中H為系統(tǒng)慣性時間常數(shù)；D為系統(tǒng)阻尼系數(shù)；GG(s)為火電機組的傳遞函數(shù)；TG為火電機組響應(yīng)時間常數(shù)；RG為火電機組的調(diào)差系數(shù)；TCH為汽輪機時間常數(shù)；TRH為再熱器時間常數(shù)；FHP為再熱器增益。

以儲能和火電機組的調(diào)差系數(shù)為變量，利用根軌跡法分析儲能和火電機組調(diào)差系數(shù)變化對頻率調(diào)整穩(wěn)定性的影響，其中1/RG的取值范圍為0～25，1/RB的取值范圍為0～100，分析結(jié)果如圖1 所示。

圖1 儲能和火電機組關(guān)于調(diào)差系數(shù)的根軌跡對比Fig.1 Comparison of root locus of differential coefficient between energy storage and thermal power units

采用儲能調(diào)頻時，系統(tǒng)過阻尼，而含汽輪機和再熱器的火電機組調(diào)頻系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)。圖1 表明，隨著儲能調(diào)差系數(shù)降低（如紫色實線所示），其離虛軸最近的特征根將越來越遠(yuǎn)離虛軸，此時系統(tǒng)的調(diào)頻穩(wěn)定性會越來越強；而火電機組調(diào)差系數(shù)的降低則會使其離虛軸最近的特征根越來越靠近虛軸（如藍(lán)色實線所示），同時，較高的調(diào)差系數(shù)易導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生振蕩。

2）快速響應(yīng)能力

設(shè)定2 個系統(tǒng)負(fù)荷和調(diào)頻資源裝機容量均相同，其中一個系統(tǒng)僅利用儲能參與調(diào)頻，另一個系統(tǒng)僅利用火電機組參與調(diào)頻，系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定如附錄C表C1 所示。設(shè)階躍擾動為0.05 p.u.，分析在同擾動下儲能和火電機組的響應(yīng)能力，儲能和火電機組的出力對比如附錄A 圖A4 所示。

由圖A4 可知，儲能的響應(yīng)速度遠(yuǎn)快于火電機組，儲能達(dá)到穩(wěn)定出力的時間約為1 s，而火電機組達(dá)到穩(wěn)定出力的時間約為6 s。同時儲能系統(tǒng)響應(yīng)信號時的曲線未出現(xiàn)超調(diào)，而火電機組的響應(yīng)曲線出現(xiàn)了超調(diào)，這表明儲能響應(yīng)頻率變化的能力大于火電機組。當(dāng)頻率剛發(fā)生變化時，儲能可對電力系統(tǒng)頻率變化進行快速響應(yīng)，以較高的爬坡率為系統(tǒng)提供大量快速有功功率支撐。而火電機組由于受到其爬坡率影響，其響應(yīng)電力系統(tǒng)頻率變化的能力弱于儲能。經(jīng)過幾秒后，儲能和火電機組均達(dá)到恒定出力，因此評價儲能調(diào)頻與火電機組的調(diào)頻優(yōu)勢對比一般在頻率發(fā)生變化時的前數(shù)秒。

儲能的快速響應(yīng)能力使得電力系統(tǒng)頻率變化初期獲得大量有功功率支撐，減緩了頻率降低的速度，降低了系統(tǒng)的ROCOF，減小了系統(tǒng)最大頻率偏差Δfnadir，保障了系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性。

3）儲能調(diào)頻能力對比指標(biāo)

設(shè)定在同一系統(tǒng)中，新增儲能和火電機組在同一負(fù)荷擾動下向系統(tǒng)輸入有功功率參與調(diào)頻。引入不同類型機組參與電力系統(tǒng)頻率調(diào)整時的出力狀況對儲能的調(diào)頻優(yōu)勢進行評價，如式（8）和式（9）所示。結(jié)合附錄A 圖A4 可以看出，在頻率變化初期，儲能出力遠(yuǎn)大于火電機組，此時儲能的替代能力較高。而隨著系統(tǒng)逐漸恢復(fù)平衡，儲能出力和火電機組的出力達(dá)到一個定值，此時儲能對火電機組的替代能力也將趨近于一個定值。

式中:φpower(t)為t時刻調(diào)頻資源功率替代能力評價指標(biāo)；φenergy(t)為0～t時間段內(nèi)調(diào)頻資源能量替代能力評價指標(biāo)；ΔPG(t)為火電機組在t時刻向電網(wǎng)注入的功率；PmaxB為新增儲能最大輸出功率；PmaxG為新增火電最大輸出功率；ΔEB(t)為0～t時間段內(nèi)儲能向電網(wǎng)輸入的總電量；ΔEG(t)為0～t時間段內(nèi)火電機組向電網(wǎng)輸入的總電量。

2 儲能調(diào)頻對電力系統(tǒng)的影響及量化指標(biāo)

在電力系統(tǒng)調(diào)頻中，調(diào)頻資源（火電、水電和儲能等）的調(diào)差系數(shù)R決定了其響應(yīng)電力系統(tǒng)頻率變化的能力，是衡量調(diào)頻資源對系統(tǒng)頻率影響的重要指標(biāo)［27］。同時儲能的動態(tài)特性不同于常規(guī)機組，同等R的降低對電力系統(tǒng)頻率改善的能力也不相同，因此本文以同頻率最低點時儲能對常規(guī)機組的替代能力ρ作為一項新的指標(biāo)。

2.1 儲能調(diào)頻對高新能源滲透率系統(tǒng)參數(shù)的影響

根據(jù)上文推論可得，機組調(diào)差系數(shù)越小，其調(diào)頻效果越好。實際工程中，汽輪發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)一般取值為4%～5%，水輪發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)一般取值為2%～4%，而儲能系統(tǒng)可通過自行設(shè)定。

同類型的調(diào)頻資源包含多臺機組，參數(shù)相同的多臺機組運行時可將其等值為一臺機組表示，其等值調(diào)差系數(shù)Rt為:

圖2 ΔSt 對Δ(1/)和Δf 的影響Fig.2 Influence of ΔSt on Δ(1/) and Δf

2.2 儲能提高頻率最低點的替代指標(biāo)

頻率最低點Δfnadir是評價電力系統(tǒng)調(diào)頻能力的一項重要指標(biāo)，為直觀表明儲能的替代能力，以儲能和火電機組在同一擾動下達(dá)到所設(shè)定的頻率最低點時增加的裝機容量作為對比參數(shù)，儲能容量替代能力計算流程如圖3 所示。式（12）以達(dá)到相同頻率最低點時各調(diào)頻資源裝機容量之比為評價指標(biāo)來評價不同類型機組的調(diào)頻能力。

圖3 儲能容量替代能力計算流程Fig.3 Calculation process of substitution ability of energy storage capacity

式中:ρ為達(dá)到同一頻率最低點時各類型調(diào)頻資源新增裝機容量之比；ΔEG，nadir為達(dá)到頻率最低點時新增火電機組裝機容量；ΔEB，nadir為達(dá)到頻率最低點時新增儲能裝機容量。

如圖3 所示，首先設(shè)定新能源發(fā)電占比從0%逐漸增長到45%，以此設(shè)定電力系統(tǒng)中負(fù)荷、各機組裝機容量和擾動大小等參數(shù)，確定多個典型的運行場景。根據(jù)各場景所設(shè)定的參數(shù)計算系統(tǒng)中M、D和H等參數(shù)，同時確定在頻率變化時系統(tǒng)中能參與調(diào)頻的機組出力。其次通過系統(tǒng)的頻率變化計算系統(tǒng)頻率偏差，若最大頻差超過所設(shè)定的頻率穩(wěn)定邊界標(biāo)準(zhǔn)0.2 Hz，則增加儲能或火電機組來參與調(diào)頻。計算增加調(diào)頻資源后的系統(tǒng)參數(shù)變化直至系統(tǒng)滿足頻率指標(biāo)，此時停止增加調(diào)頻資源。最后根據(jù)所增加的儲能和火電機組的容量計算儲能對火電機組的容量替代能力。

3 算例分析

3.1 仿真參數(shù)設(shè)置

以中國東部某區(qū)域電網(wǎng)為例進行案例分析，系統(tǒng)中各電源構(gòu)成如下:總負(fù)荷為138 GW，受電25.7 GW，火電機組發(fā)電占比58.48%，水電機組發(fā)電占比7.08%，其他不參與調(diào)頻的機組發(fā)電占比12.26%，一次調(diào)頻限幅6%，火電機組和水電機組延遲為20 個工頻周期，儲能延遲為1 個工頻周期［27］。以額定功率138 GW 和額定頻率50 Hz 為基準(zhǔn)進行數(shù)據(jù)標(biāo)幺化。后期投入0.005 p.u.的同功率火電機組和儲能進行輔助調(diào)頻。其余參數(shù)設(shè)置如附錄C 表C1 所示，其中RG1為原始系統(tǒng)火電機組調(diào)差系數(shù)，RG2為新增火電機組調(diào)差系數(shù)，RH為原始系統(tǒng)水電機組調(diào)差系數(shù)［28-29］。

以階躍負(fù)荷擾動和隨機負(fù)荷擾動作為輸入，對不同機組參數(shù)的調(diào)頻效果進行對比分析，確定儲能相比于火電機組在頻率調(diào)整方面的優(yōu)勢。

3.2 同功率儲能和火電替代能力對比

以3.1 節(jié)所設(shè)系統(tǒng)為例進行同功率儲能和火電機組的短時間尺度功率支撐能力對比分析。設(shè)負(fù)荷值為0.04 p.u.的階躍擾動，新增調(diào)頻資源功率為0.005 p.u.，利用式（8）和式（9）對2 種調(diào)頻資源的出力進行對比，其結(jié)果如圖4 所示，具體仿真結(jié)果見附錄A 圖A7。

圖4 階躍擾動下的指標(biāo)值Fig.4 Index values under step disturbance

由圖4 可知，儲能對火電機組的替代效果在頻率變化初期是最高的，且隨著時間的推移，其替代效果逐漸降低。由于在頻率變化初始階段儲能出力較大而火電機組未響應(yīng)，導(dǎo)致儲能對火電機組的替代能力較大，此時替代能力指標(biāo)最高可達(dá)100 左右。但隨著火電機組的逐漸響應(yīng)，儲能和火電機組的出力會逐漸趨于恒定，此時儲能對火電機組的功率和能量替代能力會逐漸趨近一個定值。表1 展示了階躍擾動下不同時間點的功率和能量替代能力。

表1 階躍擾動下的功率和能量替代能力Table 1 Substitution ability of power and energy under step disturbance

由表1 可知，在階躍擾動下，由于儲能的快速響應(yīng)能力，短時間內(nèi)的儲能對火電機組的功率和能量指標(biāo)都比較大，0.5 s 時的替代能力為75 左右。而隨著儲能出力和火電機組出力逐漸趨近相同，其平均功率和能量指標(biāo)則逐漸降低，最終在30 s 時系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，此時儲能的功率和能量替代能力趨近于2。

利用信號疊加，以幅值范圍為-0.02 p.u.～0.05 p.u.的連續(xù)信號作為擾動，其擾動信號如附錄A 圖A8 所示，其頻率變化如附錄A 圖A9 所示。對其頻率波動進行比較，如附錄A 圖A10 所示。與原系統(tǒng)調(diào)頻效果相比，增加儲能的頻率改善效果提高了16.2%，而增加火電機組的頻率改善效果僅提高了0.167%，可以看出同等功率下儲能的調(diào)頻改善效果是火電機組的近百倍。

在隨機擾動中，雖然信號隨機波動，但隨著儲能和火電機組的參與，該時刻系統(tǒng)的頻率趨于穩(wěn)定。同時，下一時刻擾動相較于上一時刻的擾動變化較小，儲能和火電機組出力之比的變化不大，因此與階躍擾動類似，隨機擾動下儲能對火電機組的替代能力在初期較大，但最終的替代能力將趨近于2 左右。

綜上所述，儲能在頻率變化初期所提供的有功功率為火電機組的數(shù)倍。但隨著火電機組的逐漸響應(yīng)，二者之間的出力比值逐漸趨向定值。同時儲能調(diào)差系數(shù)的可定制性使得儲能能夠在短時間內(nèi)快速達(dá)到最大出力。因此可得儲能對火電機組的高替代能力主要發(fā)生在頻率變化初期的短時間內(nèi)，其主要作用是為電力系統(tǒng)提供短期頻率支撐。

3.3 同指標(biāo)下儲能和火電替代容量對比

系統(tǒng)頻率穩(wěn)定指的是系統(tǒng)在受到負(fù)荷擾動時，不需要切機切負(fù)荷等動作且通過調(diào)頻機組的調(diào)節(jié)可以使系統(tǒng)的最大頻率偏差不超過頻率穩(wěn)定邊界標(biāo)準(zhǔn)并最終恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)最大頻率偏差超出所設(shè)定的頻率穩(wěn)定邊界標(biāo)準(zhǔn)時，可通過新增儲能或火電機組參與調(diào)頻提高頻率穩(wěn)定，持續(xù)增加調(diào)頻資源直至該系統(tǒng)在受到同樣擾動時其最大頻率偏差不超出所設(shè)定的閾值。此時所增加的火電機組和儲能的容量之比即為儲能對火電機組的容量替代能力。以3.1節(jié)所設(shè)系統(tǒng)為例，對在達(dá)到同一設(shè)定的頻率最低點時所增加的火電機組和儲能裝機容量進行對比分析。設(shè)定0.2 Hz 的頻率偏差為電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定邊界標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定擾動為0.05 p.u.，結(jié)果如圖5 所示。

圖5 儲能容量替代能力Fig.5 Capacity substitution ability of energy storage

從圖5 可以看出，當(dāng)新能源發(fā)電占比較小時，此時系統(tǒng)頻率仍處于穩(wěn)定范圍內(nèi)，頻率的偏差處于調(diào)頻死區(qū)內(nèi)，不需要新增儲能和火電機組裝機容量也足以保證系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性。而隨著新能源發(fā)電占比增加，儲能的調(diào)頻優(yōu)勢會逐漸凸顯，同時對火電機組的容量替代能力則會逐漸增強。當(dāng)新能源發(fā)電占比從10%增長到45%時，儲能容量替代能力將會從1 快速上升到14 左右?？紤]到高比例可再生能源并網(wǎng)的發(fā)展趨勢，大量增加火電機組裝機容量的情形很難發(fā)生，儲能將成為電網(wǎng)中最有價值的調(diào)頻資源。

4 結(jié)語

本文通過對比分析儲能和火電機組的調(diào)頻原理及優(yōu)勢，對儲能和火電機組在電力系統(tǒng)調(diào)頻過程中的替代能力進行了對比分析，結(jié)論如下。

1）儲能較火電機組而言具有快速性和參數(shù)可定制性的優(yōu)勢，因此儲能對于頻率變化的響應(yīng)速度亦遠(yuǎn)快于火電機組，可有效減小系統(tǒng)最大頻率偏差。

2）調(diào)頻資源的調(diào)差系數(shù)對減少最大頻率偏差的貢獻高于其他參數(shù)，通過降低系統(tǒng)整體的調(diào)差系數(shù)可有效提高電力系統(tǒng)頻率安全性。

3）儲能對火電機組的高替代效應(yīng)主要發(fā)生在頻率變化初期，0.5 s 時其替代能力約為75。隨著時間的推移，30 s 內(nèi)其功率和容量替代效應(yīng)系數(shù)將逐漸衰減到定值2 左右。此外，無論擾動信號變化如何，儲能對火電機組在頻率變化初期的高替代能力系數(shù)不會發(fā)生較大波動。

4）隨著新能源發(fā)電占比增加，儲能對火電機組在同一指標(biāo)下的容量替代能力將不斷增加。高比例可再生能源電力系統(tǒng)中增加儲能遠(yuǎn)比增加火電機組所增加的頻率穩(wěn)定性要大，這給儲能容量配置提供了參考。

本文算例所采用系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定與實際系統(tǒng)仍有一定偏差，但分析結(jié)果的趨勢理論上與實際系統(tǒng)并無太大差異，可作為分析儲能對火電機組替代效應(yīng)的一個參考。下一步工作將集中在多場景多參數(shù)下混合儲能參與頻率調(diào)整的效果對比分析。

本文研究受到清華大學(xué)電力系統(tǒng)及大型發(fā)電設(shè)備控制和仿真國家重點實驗室開放研究課題(SKLD20M20)的資助，特此感謝！

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