【摘 要】
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我国从03年美国“8.14”大停电事故吸取经验教训,开始为电力系统建立起全时空协调的综合安全防御框架。随着现代电力系统区域互联日益紧密,送受端、特高压交直流以及不同设备间的耦合,电网的安全运行问题又受到了新的挑战,尤其面对大容量的功率缺额冲击缺乏有效控制措施。电化学储能系统具有双向调节能力以及毫秒级速度,因此极大丰富了电网调控的手段,而网侧大规模集群化储能系统参与构筑电网全新的安全防御体系的研究目
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我国从03年美国“8.14”大停电事故吸取经验教训,开始为电力系统建立起全时空协调的综合安全防御框架。随着现代电力系统区域互联日益紧密,送受端、特高压交直流以及不同设备间的耦合,电网的安全运行问题又受到了新的挑战,尤其面对大容量的功率缺额冲击缺乏有效控制措施。电化学储能系统具有双向调节能力以及毫秒级速度,因此极大丰富了电网调控的手段,而网侧大规模集群化储能系统参与构筑电网全新的安全防御体系的研究目前还处于探索阶段。本文首先介绍改进综合性指标的临界割集识别算法,临界割集是系统失稳模式识别的基础,也是第五章储能系统选址的理论依据,在CEPRI 36节点算例下,对既定故障进行临界割集的识别。接着提出计及储能的双机等值模型,经过严格推导,得到全新的考虑储能的扩展等面积定则BEEAC（battery energy storage system in extended equal area criterion,BEEAC）理论。通过计算系统暂态能量函数,分析了储能与传统切机、切负荷控制措施相比,有效提高电网暂态稳定裕度。储能系统能够根据网络扰动主动响应,迅速对能量进行存储释放,提高电力系统事故后大容量有功冲击下的稳定性,同时有效减少切机、切负荷量,提高能源利用率。因此将储能系统引入构筑安全稳定控制ASC（automatic stability control,ASC）第二道防线,参与暂态稳定紧急控制具有良好的工程前景,能够真正做到源-网-荷-储一体化协调发展。建立能够控制临界割集状态变量的电池储能数学模型,并在EPRI 7节点算例下进行时域仿真,验证所提出的模型能够有效控制电网暂态稳定。提出储能系统参与第二道防线进行暂态稳定紧急控制的基本理论框架。通过在临界割集处配置储能系统,迅速消纳临界机群过剩的暂态动能,调节临界割集状态变量,与系统形成闭环反馈。根据本文提出的BEEAC理论给出了储能系统的选址准则,储能系统充放电功率、容量配置计算方法。通过求解发电机转子运动方程提出了储能系统退出时间计算的方法,在快速使电网恢复稳定的前提下,该理论减少储能系统调节时间,提高储能系统的工作效率。最后在CEPRI 8机36节点下进行理论研究的时域仿真验证与分析,通过分析临界机群发电机转子角曲线、临界割集母线电压、联络线功率、系统相轨迹图以及计算暂态稳定裕度,得出如下结论:与传统第二道防线紧急控制措施相比,储能克服了切机导致的转子角恢复稳定过程中产生的时滞,使系统相轨迹向故障后稳定平衡点收敛速度最快,暂态稳定裕度显著提高。
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