使用电磁暂态仿真方法对厄瓜多尔输电网中独立电池系统的暂态稳定性进行分析

《Journal of Energy Storage》：Transient stability analysis of stand-alone battery systems in Ecuador's transmission grid using electromagnetic transient simulation

评估了独立电池储能系统（BESS）在厄瓜多尔国家输电电网（NTG）中集成对瞬态稳定性的影响，基于10MW vanadium红氧化电池的电磁暂态仿真，发现BESS能显著提升电压恢复和频率稳定性，尤其在Milagro-Zhoray输电线路案例中，证实其作为战略资产对电网可靠性和可再生能源整合的关键作用。

　　

Javier Urquizo | Luis Mu?oz | Andrés Jacho | Patricia Pasmay | Luis Galarza

厄瓜多尔瓜亚基尔市Litoral高等理工学院，Gustavo Galindo校区，Perimetral大道30公里处，FIEC大楼，邮编090112

摘要

本文评估了将独立电池储能系统（BESS）整合到厄瓜多尔国家输电网（NTG）中的瞬态稳定性和技术影响。使用计算机仿真软件Power Factory（PF）创建的电磁瞬态分析对一个10兆瓦的钒氧化还原液流电池进行了建模和仿真。在20%和60%的负荷水平下，评估了临时故障期间的电压恢复和功率恢复情况。作为案例研究的是230千伏的Milagro–Zhoray输电线路，这是厄瓜多尔电力公司（CELEC EP）正在努力修复的一条关键输电线路，因基础设施损坏而需要修复。研究结果表明，BESS的整合增强了电压恢复能力，并减少了故障期间的电压波动。通过电网形成控制策略进一步提升了电池性能，实现了快速的动态支持以及频率和电压调节功能。这些结果证实了BESS在提高电网可靠性、整合可再生能源以及辅助未来输电系统规划方面的战略作用。

术语表

命名法

α, β, γ
用于调整系统响应的系数
?P
电动机有功功率的变化
?Q
无功功率的变化
?ω
速度的变化
f
频率
f_droop
基于频率下降控制调整后的频率
f_nom
电动机的额定工作频率
f_real
空载或参考频率
i_d
d参考坐标系下的电流幅值
i_q
q参考坐标系下的电流幅值
Kd
频率下降系数
m, n
表示频率敏感性与有功功率关系的频率下降系数
N
电动机的极对数
P
有功功率

方法论

本研究采用的多阶段方法旨在评估将独立BESS整合到厄瓜多尔国家互联系统中的技术和运营影响。主要步骤如图1所示。

讨论

将分析功率流优化问题，研究功率流的重新分配以减少输电线路的拥堵情况，并评估系统在故障条件或意外需求激增下的韧性。

仿真结果证实，在所研究的情景下，10兆瓦的独立BESS显著增强了厄瓜多尔NTG的瞬态稳定性。本节对这些发现进行了解读，并探讨了其对厄瓜多尔的实际意义。

结论

一个10兆瓦的电池在15分钟内维持电网运行所需的最小能量容量约为4.17兆瓦时。这种规模化的部署使BESS能够最小化电压下降，提高频率稳定性，并在瞬态故障期间提供快速响应的功率支持，仿真结果已证明了这一点。

研究表明，自主电池系统可以显著提高国家输电网络的可靠性和效率。

CRediT作者贡献声明

Javier Urquizo: 验证、监督、研究。Luis Mu?oz: 验证、监督。Andrés Jacho: 验证、监督。Patricia Pasmay: 验证、监督。Luis Galarza: 验证、监督。

利益冲突声明

作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：Javier Urquizo得到了Litoral高等理工学院的支持。Javier Urquizo与Litoral高等理工学院存在关联；如果还有其他作者，他们声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本报告的工作。