程伟
摘要：随着我国能源体制改革的深入，光伏产业成为我国少有的具有国际竞争优势的战略新兴产业，并且光伏产业能够为我国环保事业作出巨大贡献，光伏事业的发展离不开智能产业、大数据分析技术等新兴信息技术的坚强支撑。并且我国能源结构也在不断的调整，风电以及光伏发电等新能源装机的比例持续提高，为解决区域电力能源不足发挥了重要作用。但是由于新兴能源发电设备一次调频的能力以及不具有响应系统频率变化关系的问题，新兴能源电力系统的自动调节能力成为了弊端，而储能为了优化光伏参与电网一次调频的重要措施，本篇将对储能支撑光伏参与电网一次调频的优化控制措施作深入研究，为新能源在电力资源的应用提供参考。
关键词：储能支撑;光伏;参与电网;一次调频;优化控制策略;
一、储能及一次调频的相关概述
1.1储能主要内容的介绍
储能系统就是通过一定的设备或者介质将能量储存起来，在需要的时候在将能量释放。储能主要是提高新能源利用率的先进技术，这也是全球关注的熱点问题，中国作为能源生产和需求大国，将会利用储能达到节能减排且能源支撑经济增长的目标。储能产业的价值正在逐步的提高，储能已经能够实现对电网的三种支撑作用，包括频率支撑、电压支撑以及弱电网支撑。其中一次调频、虚拟阻尼以及虚拟惯量等都是新能源场电站在并网的过程中实现的维持电网频率稳定的主要功能，储能足够支撑电网安全且稳定的运行，充分考虑储能电池电荷状态以及调节死区的影响，减弱调频过程的抖动性。但是电网对于储能的配套也有严格的要求，不同电网故障的过程中储能也必须具备稳定频率的。储能方法分别有电池储能、电感器储能、电容器储能等。
1.2光伏参与电网的内容介绍
光伏作为市场的主体之一参与到电网中不仅推动新能源领域的快速进步，还能够优化能源市场的资源配置。光伏参与电网有三个亟待解决的问题，首先是光伏参与电网的安全性，光伏参与电网的电压、频率以及此同步方面都与传统的发电机接入电网不同，无论是应用变流器还是逆变器都有不同的优点和缺点，不仅影响了电网的稳定性，还增加了电网运行的风险性。其次，电网频率以及电压的稳定性也受到光伏接入电网的影响。
二、储能支撑光伏参与电网一次调频的优化控制策略
2.1光伏参与电网的一次调频策略
光伏参与电网所采用的是跟随出力的方式以及监测频率偏差变化的调节减载调频策略。光伏发电参与电网一次调频策略主要通过控制系统、并网逆变器以及光伏阵列等实现，我们会对其输入的电压和电流进行功率变化的监测，进而得到逆变器的功率因数状态。在控制参考值的过程中对逆变器的并网运行状态进行监测，这就是跟随处理的方式。而光伏可变减载调频策略需要光伏系统参与调频的两个条件，其一是光伏系统具有一定的备用容量，而光伏系统也需要其负荷扰动时能够响应系统的频率而增减有功出力，这就是光伏参与电网的另一个控制策略。
2.2电池储能参与电网的一次调频策略
电池储能是储能的方式之一，电池储能参与电网的一次调频策略首先需要储能电池组以及储能的控制系统，进而能够实现特定的控制特性。在电池储能的自适应下垂控制策略是同步和模拟发电机的一次调频的策略，其具有频率下垂特征。在这个策略中需要不同于传统的固定的下垂系数，而需要结合电池储能的负荷状况对下垂系数作动态的调整，这样一来不仅能够减少对电池寿命的损伤，还能够减少对电网系统的干扰影响，储能系统的接入对于光伏电站产生的影响还能有明显的抑制效果，进而通过电池的限度值以及不同电池的特性得出电池储能参与电网一次调频的方式。还有电池储能参与一次调频的自适应策略，这个策略需要综合分析电池储能的调频效果以及荷电的状态，并且结合动态调整下垂系数以及惯性控制的特征，提出自适应的一次调频策略。
2.3储能支撑光伏参与电网一次调频的优化策略
光储系统包含光伏发电系统、电池储能系统、交流直流功率变换设备PCS、以及能量管理控制系统EMS四大子系统组成。光伏发电子系统主要实现太阳光照到三相交流电能的发电能量转换功能，包括光伏板光电转换组件和光伏逆变器两大部件。
电池储能系统基于电化学原理通过电池实现电能的存储与释放，包括电池和电池管理系统BMS（Battery Management System，简记BMS）两大部件。
交流直流功率变换设备PCS主要实现交流母线三相交流电功率到储能电池直流功率的交直流双向转换，同时负责光储系统与电网之间的并离网切换功能，主要由DC/AC双向变换器和静态切换开关STS两大部件组成。
能量管理控制系统EMS主要实现光伏、储能、电网及用户负载四个位置的能量及功率协调管理控制功能，同时实现收集各子系统运行状态信息数据、通过保护功能控制各子系统运行在安全范围内;EMS控制器主要由通信管理机、能量管理控制计算机以及EMS能量管理软件三部分组成。
能源管理主控制单元MPU负责采集和收集系统运行信息，包括用户的负荷需求、发电侧电能质量参数、电网需求、用户管理需求、阻塞级别等，通过自适应的人工智能或用户人工干预来管理和优化微电网系统的运行效益，也包括实现各分布电源之间的协调控制、系统并网/离网模式平滑切换相关控制。微电网的能源管理系统作为专家决策系统，基于软件和微处理器来实现，将各个分布式微源、大电网（智能电网）的数据接入，并根据调度命令或能量控制协调优化策略决定微电网系统的控制。
大型的储能装置具有稳定的性能，因此光伏电站能够利用储能装置实现平滑出力的目标，主要是依据储能装置能够快速充电和放电的特征。而储能支撑光伏参与电网一次调频能够提升整个电网系统的稳定性。储能装置以及光伏都没有一次调频的能力，也不具备惯性响应的能力，但是优化策略能够综合两者的优势实现两种特性。其中储能装置能够提供惯性响应，而光伏可以利用上述策略中的自适应策略等策略参与一次调频。总而言之储能支撑光伏参与电网一次调频能够在一定条件下协作运行，进而充分发挥一次调频以及储能的优势。
结语：综上所述，储能支撑光伏参与电网一次调频的优化控制策略一直在不断被试验和验证，其优化策略也会不断地推陈出新，为光伏参与电网的发展提供一定的思路，将分布式储能通过某种聚拢技术进行联合调控，有助于电网和发电行业进行联合运行调控，也相信我国的光伏产业以及能源结构的调整会成为我国的重要优势。
参考文献：
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