美國國家可再生能源實驗室在三元抽水蓄能建模與仿真方面取得進展
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技術領域：三元抽水蓄能（T-PSH）建模與仿真
開發(fā)單位：美國國家可再生能源實驗室，Jin Tan，Jin.Tan@nrel.gov.
文章名稱：Zerui Dong, Jin Tan, et al. Modelling and simulation of ternary pumped storage hydropower for power system studies. IET Generation, Transmission & Distribution, 2020.
技術突破：開發(fā)三元抽水蓄能新模型，對水力短路（HSC）進行了建模，能夠捕捉不同工況之間轉換時的動力學特性，結果表明，與常規(guī)抽水蓄能相比，部署T-PSH可以提高電網(wǎng)的頻率響應性能，尤其是當電網(wǎng)含有可再生能源時。
應用價值：可用于帶有三元抽水蓄能的實際電力系統(tǒng)的研究。
常規(guī)的抽水蓄能發(fā)電機組（C-PSH）在抽水模式下無法進行頻率控制，在切換運行模式時需要數(shù)分鐘的時間。而三元抽水蓄能（T-PSH）在發(fā)電和抽水模式下均有頻率調節(jié)功能，同時其固有的慣頻響應對電能質量幾乎沒有負面影響，獨特的結構允許水力短路，從而實現(xiàn)快速的模式切換。隨著新規(guī)劃和建設的T-PSH越來越多，迫切需要開發(fā)相應的動力學模型，以在規(guī)劃研究中準確仿真T-PSH，以及研究T-PSH通過輔助服務和基本可靠性服務，如快速頻率響應（FFR）和電壓支持等對提高電力系統(tǒng)可靠性的影響。
圖1 三種類型抽水蓄能系統(tǒng)結構對比
來自美國可再生能源實驗室的科研人員，給出了一個T-PSH動力學模型的開發(fā)過程，該模型包括一個新的調節(jié)器-水輪機模型，并對閘門和共用壓力管詳細建模。該模型的一個亮點是，對水力短路模式進行建模，可以捕捉運行模式之間轉換時的動力學特性。對閘閥的模擬研究表明，在系統(tǒng)擾動或工作模式切換時，不同的閥速會影響T-PSH響應。對T-PSH共壓管的模擬研究表明：在水力短路模式下，不同的共壓管建模對調頻模擬影響不大；然而，在模式切換時，共壓管參數(shù)需要仔細建模以獲取一個更實際的響應。與常規(guī)抽水蓄能之間的對比表明，通過部署T-PSH可以提高電網(wǎng)的頻率響應性能，尤其是當電網(wǎng)含有可再生能源時。利用工程師程序控制語言（EPCL）自定義模型，新開發(fā)的T-PSH模型在正序負載流（PSLF）平臺上成功運行。(編譯：徐德厚，周學志 INESA)
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應用價值：結合PSH的分布式并網(wǎng)光伏系統(tǒng)用于住宅是可行的，能夠承擔調峰功能。
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圖2 某住宅樓8月23日的能量流和儲能狀態(tài)
