利用蓄电池储能和自适应预测控制技术提升孤立式水力涡轮机微电网的频率响应性能

《IEEE Access》：Frequency Response Enhancement of an Islanded Hydro Turbine-Based Microgrid Using Battery Storage and Adaptive Predictive Control

　　

摘要：

水力涡轮发电机（HTG）本身具有较慢的动态响应特性；因此，当它们作为孤立微电网（MG）中的唯一电源运行时，可能无法在所有运行条件下满足现有微电网规范所规定的频率限制。通过仿真分析，本文展示了当仅由HTG供电且配备传统调速器的孤立微电网在施加0.17单位正/负负载变化时，其频率会超出适用规范中规定的46/53 Hz限制。在这种情况下，系统的稳定时间长达23/22秒。研究表明，通过在孤立微电网中增加11.9 kWh的小容量蓄电池储能系统（BES）以及一个自适应预测控制器（APC），可以显著改善其动态性能。APC负责调节HTG和BES提供的总功率。仿真结果显示，在升级后的微电网中，频率偏差最小为48.73 Hz，最大为51.245 Hz，且稳定时间大幅缩短至2.8秒和3秒。实验表明，BES+APC组合显著提升了孤立微电网的动态响应能力。