图1 技术路线

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主要研究内容

1）储能电站多场景动态仿真模型。

储能电站接入电网的典型结构如图2所示，由电池组、换流器（power converter system，PCS）以及控制系统3部分组成，PCS换流器具备4象限功率调节功能，可以在电网不同应用仿真场景中提供多样化的调控功能，构建的储能电站多场景动态仿真模型框架如图3所示。

图2 储能电站典型结构

图3 储能电站多场景动态仿真模型结构

2）储能电站机电暂态仿真建模。

基于实际储能设备的响应特性，本文构建了储能本体以及控制系统模型，包括正常状态、故障穿越工况下的功率控制模型、电流限制模型、一次调频控制模型以及虚拟惯量控制模型等，如图4所示。

图4 储能电站机电暂态仿真模型

所构建的机电暂态模型中，同时具备多种典型的高/低电压穿越控制策略，能够模拟实际储能厂站的并网穿越特性，如图5所示。

图5 储能电站低电压穿越特性模型

3）储能电站中长期动态仿真建模。

储能系统参与AGC二次调频的多层级模型，包括主站模型、电厂模型及机组模型(图6)。主站模型完成调频功率的计算；电厂模型作为AGC系统的直接调控对象，计算电厂的调节量；储能系统作为执行机构，根据储能电站的容量生成储能电站的实际调频功率量 P AGC 。该模型能够支持储能系统参与区域联络线控制及二次调频功能的模拟。

图6 储能参与AGC三层架构仿真模型

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算例分析

研究团队在大电网仿真程序PSD-BPA以及全过程动态仿真程序PSD-FDS中开发实现了所构建的储能电站动态仿真模型，可以适用于多场景仿真，包括潮流控制、电压支撑、惯量支撑、一次调频、二次调频、故障穿越、功率控制以及与常规机组或者新能源的协调运行等。

1）基于实际并网运行的某储能电站实测录波曲线，开展了储能电站低电压穿越场景的实测对比研究，如图7所示，可见仿真模型能够有效模拟储能电站外特性动态过程。

图7 储能电站低电压穿越场景实测对比

2）基于某省级电网2021年夏大方式数据，对储能参与大电网AGC二次调频功能进行了仿真验证，仿真时长600s，如图8所示。可见，储能参与AGC调节时可以大幅缩短系统频率及联络线恢复耗时，尤其在故障初期，能够更快地将联络线输送功率控制在可接受范围，降低了联络线的过载风险。

图8 某省级电网储能参与AGC二次调频功能案例

05

后续研究方向或讨论话题

本文构建了常规储能电站（跟网型）的动态仿真模型，该套模型对电力系统具备一定的电压及频率调节作用，但是不适用于无源电网。当电网中新能源发电占比大幅升高后，系统对电力电子设备主动支撑能力的需求将更为迫切，后续将继续开展构网型储能电站的仿真建模及控制策略的研究。

参 文 格 式

刘涛，戴汉扬，宋新立，等. 适用于电力系统全过程动态仿真的风电机组典型模型[J].电网技术， 2015， 39(3)：609-614.

吴国旸，戴汉扬，宋新立，等. 适用于复杂拓扑结构混合直流电网的实用机电暂态建模仿真方法[J]. 电力系统保护与控制，2022，50(22)：170-180.

团队介绍

作者介绍

戴汉扬（1989），中国电力科学研究院有限公司、国家电网仿真中心，高级工程师，入选北京市科协2022—2024年度青年人才托举工程。长期从事电力系统仿真建模与算法研究，参与开发维护PSD-BPA程序以及电力系统全过程动态仿真PSD-FDS程序。主持国家电网公司科技项目2项，参与研究国家重点研发技术项目、863重大专项、国家电网公司科技项目、省公司项目等10余项；编制国家标准3项；获得省部级科技进步奖1项；发表SCI/EI论文12篇；授权、受理发明专利8项；撰写电力系统专著1部。

责任编辑：马晓华

审核：李兰欣

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