摘要
“双碳”目标下，新能源和清洁能源发展成为了我国能源绿色低碳转型的重要抓手。然而由于风电、光伏等可再生能源出力的波动性和不确定性，其大规模并网导致火电机组长期承担繁重的AGC调节任务，出现机组煤耗增高、设备磨损严重等一系列不利影响。同时，由于火电机组存在响应速度慢、爬坡速率低等问题，无法精准跟踪电网发出的调度指令，当电力系统中风电、光伏装机容量达到一定规模时，由于功率波动或因故整体退出运行，可能会导致系统有功出力与负荷之间的动态不平衡，造成系统频率偏差，大大降低电网稳定运行的可靠性。 电池储能系统是目前广泛应用的一种调频辅助方式，能够在电力系统负荷波动时快速响应，提供短时功率吞吐能力强的电能，且易改变调节方向，从而有效地平衡电力系统的供需关系。通过与以火电机组为主的调频电源相结合，能够减少火电机组的煤耗，降低电力系统的负荷，有效地平衡供需波动，进而保障电网的安全和可靠运行。 因此，本文以储能系统辅助火电机组优化运行并改善经济性收益为目标，在针对储能技术发展现状进行分析研究的基础上，围绕由电池和超级电容组成的混合储能系统辅助火电机组调频的容量配置、控制策略、收益模型等相关理论和技术方案展开研究，主要内容如下: (1)介绍当前储能技术的研究现状、相关应用及发展趋势，提出电池储能技术具备响应快速、应用灵活的技术特征，同时列举电池储能技术参与火电机组调频的经典案例，进而分析电化学储能系统充放电特性及容量配比问题。 (2)在以电池储能技术为主体的基础上，结合超级电容的功能特性，拓展性的开展电化学储能系统的充放电控制策略及安全控制逻辑的分析研究。 (3)提出一种基于分频的火储联合调频方法，通过对储能系统的功率分配进行经验模态分解，得到不同频率段的功率响应模态，进而构建满足实际运行需求的容量配置方案，并结合某火电厂的机组运行数据进行算例分析。 (4)通过建立火电机组调度成本模型、储能电站全生命周期成本模型以及净收益模型，对火储联合系统的经济性开展分析研究，得到储能电站日净收益及各主要因素对净收益产生的影响，最后结合实际案例，进一步验证火电机组与储能系统进行配置的有效性和可行性。
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