國網湖南省電力公司長沙供電分公司、湖南大學電氣與信息工程學院、中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司的研究人員黃際元、李欣然、常敏、黎淑娟、劉衛健，在2017年第21期《電工技術學報》上撰文指出，規模間歇電源并網引起的電網頻率問題,導致對引入儲能輔助調頻的研究越發迫切。提出一種考慮儲能電池參與一次調頻技術經濟模型的容量配置方法。
闡述了儲能電池功率和容量設計的通用方法;通過分析儲能電池在調頻運行過程中的成本和效益,基于全壽命周期理論,運用凈現值法結合仿真模型構建儲能電池參與一次調頻的技術經濟模型;設計了一種儲能電池參與一次調頻的充放電策略,在此基礎上,考慮受風電出力波動影響的電網綜合負荷,從與之對應的電網頻率信號波動特性出發,在確定的電網調頻及儲能電池運行要求約束下,得出調頻效果最優、經濟性最優以及兩者綜合最優目標下的儲能電池容量配置方案。
仿真結果表明了該方法的合理性及有效性。本研究有助于推動儲能電池在輔助調頻服務上的示范與工程化應用。
近年，以“智能電網+特高壓電網+清潔能源”為核心的能源互聯網迅速興起，其中，清潔能源中如風電等具有波動性和不確定性，其出力波動的幅值、頻率及分布等特性與電網負荷波動趨勢弱相關，該不確定性給電網調頻帶來挑戰，且調頻容量的限制也制約了電網消納清潔能源的能力。
儲能電池具有響應迅速、控制精度高的特點，在此背景下，探討儲能參與電網調頻具備一定的必要性。而儲能容量的科學合理配置，是儲能應用規劃的重要環節，也是推動其進入調頻市場的基礎。目前，相關學者對儲能電池的容量配置進行了初步研究。
文獻[2]綜述了儲能參與調頻的研究現狀，指出儲能的容量配置與經濟性評估的初步思路，即基于容量配置結果分析儲能在輔助調頻領域的經濟價值，同時反過來指導與修正儲能的容量配置。
文獻[3]提出了基于機會約束規劃的儲能參與風電場一次調頻的容量優化方法，構建了以風儲系統運行成本最小為目標，滿足一次調頻需求為約束的優化模型。
文獻[4]提出了一種基于凈效益最大的平抑風電功率波動的混合儲能容量配置方法，通過分析不同功率分配方法的差異，計及減少風電場旋轉備用和并網通道容量的效益，結合全壽命周期成本，得到凈效益最高的容量配置結果。
文獻[5]提出適用于大規模集中式可再生能源領域，以平滑出力波動和跟蹤計劃出力為應用模式的儲能容量配置算法，并提煉出影響配置結果的敏感因素。
顯然，目前對于儲能電池的容量配置，多基于經驗分析，而并非是以系統、細化的技術經濟模型為基礎，其方法適應性和可行性不強，且較多關注儲能輔助風電并網的容量配置。因此，充分考慮調頻應用特征及儲能電池的技術經濟特征，建立儲能電池參與一次調頻的技術經濟模型，并在此基礎上進行科學合理的容量配置很有意義。
因此，本文對儲能電池( 下文簡稱儲能) 參與一次調頻的容量配置方法展開研究。首先闡述了儲能容量配置的通用方法，并基于全壽命周期理論構建了儲能參與一次調頻的技術經濟模型。
基于相應的儲能參與一次調頻的充放電策略，以調頻效果、經濟性最優和兩者綜合最優為目標，以電網調頻要求及儲能運行要求為約束，展開了儲能容量的優化配置。最后利用實際電網運行數據進行仿真驗證。
圖1 儲能電池參與一次調頻的方法
結論
本文研究了考慮儲能電池參與一次調頻技術經濟模型的容量配置方法。通過實例仿真分析，結論如下:
1)儲能的技術經濟評估模型包括物理特性模型和經濟評估模型。通過結合儲能的仿真模型與儲能參與調頻的方法，可得到物理特性模型; 通過分析儲能在全壽命周期內的成本和效益構成，利用凈現值法可建立經濟評估模型。
2)儲能在調頻過程中需對頻率偏差相對應的儲能功率指令實現完全跟蹤，故儲能的額定功率尋優范圍由電網最大允許頻率偏差和儲能的運行特性來共同決定。儲能容量通過荷電狀態初值以及儲能運行過程中實際功率指令序列確定。
3)儲能參與一次調頻時，調頻凈效益現值隨配置容量增大而降低，而調頻效果則隨儲能配置容量增加而增大，可根據優化目標的需要來選擇與儲能參與一次調頻充放電策略相關的控制變量值。
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