20、光伏渗透对一次频率控制的影响及解决方案

光伏渗透对一次频率控制的影响及解决方案

1. 引言

近年来，合理的可再生能源（RES）的接入持续增长，预计未来几年也将保持类似趋势。到2022年，在加速发展的情况下，可再生能源装机容量有望达到当前评估值（920GW）的1150GW，增长30%，其中光伏装机容量预计增长59.6%。

随着光伏渗透率的增加，系统惯性会降低，影响系统的阻尼能力，进而影响一次频率控制。与风力涡轮机不同，光伏能源系统由于没有储存的动能，无法提供低频支持，可能导致违反管理要求的故障。因此，需要辅助能源来确保频率控制在管理范围内，避免处罚。电池储能系统（BESS）在危机情况下能提供关键的频率储备，维持电网要求。

2. 频率稳定性标准

相似的电网规范要求发电输出有可用的裕量或远程引入的储能设备具备必要的阻尼能力。发电单元在低频事件时需提供有功功率（至其最大发电极限），在高频事件时提供动态功率（下垂类型）。

3. 控制方法

3.1 频率调节与可再生能源

为保持标称系统频率（在非关键频率工作区域内），发电机需利用储存的动能补偿任何瞬时功率偏差，持续匹配负载需求。n个系统的频率响应可表示为：
[
\frac{df}{dt} = \frac{f_{ref}}{2 \sum H_n} \Delta P_d
]
其中，(\Delta P_d = P_G - P_L)，(\Delta P_d)为功率需求调整，(P_G)为发电功率，(P_L)为负载功率需求，(\sum H_n)为所有旋转机械的系统惯性常数总和，(f_{ref})为标称频率。

引入了一种新的超前 - 滞后BESS调