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基于 Fréchet 算法的电化学储能AGC控制性能评价指标

作者:黄昊 吴继平 来源:中国电力 发布时间:2020-12-07 浏览:
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研究背景

电化学储能具有响应调节速率快、调节精度高、可充可放的运行特性,在电网调峰调频、新能源消纳、配用电等环节得到了广泛应用,应用范围有逐渐扩大和深入的趋势。相比传统水电、火电机组,电化学储能参与电网调频的技术优势非常明显,将电化学储能纳入电网频率控制具有很好的应用前景。

论文所解决的问题及意义

针对国内外现有 AGC 性能指标设计适用性不强,未考虑到电化学储能这类新型调节资源的问题,本文基于 Fréchet 算法设计了一种电化学储能AGC 控制性能的新型评价指标,能适应各类调节资源跟踪控制指令效果和效能,可以更加全面地对调节资源进行评价。其中,提出的新型性能指标具有如下特点:

(1)相似度算法适应电化学储能调节特性,不受计算窗长度和初始值变化的影响,具有很好的鲁棒性;

(2)新型性能评价指标同时适应储能机组和常规机组调节特性,能够将不同调节特性的调节资源纳入统一性能评价,满足辅助服务市场的技术要求;

(3)性能指标在计算结果上简单明了,便于在实际运行中对电化学储能参与调频进行快速计算与能力分析。

论文重点内容

本文以储能和常规AGC机组的出力特征为评价目标,基于Fréchet 距离相似性算法,动态滑动出力序列,测算调节资源实际出力曲线与目标出力曲线的相似性,从而实现对AGC机组的综合评价。主要研究内容如下。

(1)研究储能调节资源的控制特性,基于储能与常规火电机组特性的对比如图1所示。可以看出,储能出力响应呈现阶跃式变化,与火电机组几十s至min级别的逐步爬升过程差异较大;储能可以稳定地保持在目标功率出力,但火电机组的调节偏差比较明显;储能实际出力与给定出力曲线近乎相似重合,而传统火电机组的调节曲线有明显延迟和偏差。

图1  AGC机组实时测试曲线

(2)基于对储能机组出力调节特性的分析,提出一种测量曲线相似度的方法—Fréchet距离算法。算法流程示意如图2所示。

图2  Fréchet 距离算法流程

(3)基于Fréchet 距离相似性算法,通过测算调节资源实际出力曲线与目标出力曲线的相似性,本文提出能体现电化学储能优异调节性能、适应储能机组与常规机组调节效果差异的新型性能评价指标。

研究结论

基于 Fréchet 距离判别相似性的算法,本文提出了基于曲线相似性判别的相似度指标、延迟度指标以及偏差度指标和贡献度指标,利用电化学储能和常规机组的实际调节数据,对提出的调节性能指标进行了算例验证,结果证明了新型指标的有效性。本文提出的新型指标,不仅适用于不同类型、不同容量的机组,同时可以表征出机组之间性能评测结果的差异,有助于设计相关市场规则,将储能纳入现有的辅助服务市场中。

关键字:电化学储能

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