近年來，由于石化資源的日益減少，利用風能、太陽能等可再生能源的分布式發電逐漸興起，以應對常規能源的枯竭和產生的環境問題。其中風力發電在新型能源中技術最成熟、成本最低、發展最為迅速。

風力發電具有不穩定性，不能保證持續的發電供給。風力發電的能量源一一風，是一種自然資源，在很大程度上依賴于天氣、地理以及其他因素，且風力發電還具有波動性。因此，大規模風力發電并入電力系統會造成電網頻率波動等多方面的影響。對于小幅度的頻率波動，依靠傳統的水力發電和火力發電可以進行很好的頻率控制。然而，大型風電場并入電網是未來能源規劃的發展趨勢，因風電場的不穩定性，很可能出現停機脫網，重新啟動并網的情況，當大型風電場開啟并注入電網時，如果負荷頻率控制LFC（loadfrequencycontrol）的容量不夠，單依靠常規電廠很難進行有效的頻率控制。因此，儲能系統如NAS電池系統等被推薦用來參與系統頻率的控制。

電池系統的引入，可以作為電力系統頻率調節所需的容量儲能設備，特別是在風電場脫網或并網時，電池系統可通過其充放電功能來平衡電力系統的發電供給和負荷需求，并控制互聯電力系統之間的大幅度潮流傳輸，參與系統的頻率調節，抑制頻率的大幅波動。

系統的頻率控制進行了分析，給出了系統各控制模塊的模型，在大型風電場注入電力系統的情況下（平抑風電場脫網與并網對電力系統產生的影響所需要的調節容量基本相同，所以只需討論一種情況），對含電池儲能系統和不含電池儲能系統的頻率控制進行對比，并分析了電池系統容量對頻率控制的影響。

系統分析模型本文建立了兩區互連電力系統仿真模型。如所示，電力系統區域1和2是通過聯絡線相互連接，并假定風電機組和電池系統安裝在區域2.電池系統作為儲能設備參與互聯電力系統頻率的調節。本系統包含了常規發電頻率調節模型，LFC模型，風電場模型和電池系統模型。

頻率調節原理電力系統功率平衡是一個供需隨時平衡的動態過程。當系統頻率波動時，同步發電機組通過調節器調節原動機輸入功率，使發電機組輸出功率與負荷需求平衡。在電力系統中，同步發電機轉速偏差Aco和系統頻率偏差A/呈線性關系，由發電機組輸出的機械功率和電磁功率的關系式可表示為在分析負荷頻率控制特性時，考慮的是系統中所有發電機的整體特性，策略上假設所有發電機對系統負荷變化的同調響應，并將其等效為一臺發電機，等效發電機的慣性常數M6q等于所有發電機組的慣性常數之和，直接由所有的原動機輸出機械功率控制其變化。本文了的頻率特性控制模型，可得出如所示的頻率調節圖，傳遞函數中A為負荷阻尼常數。

聯絡線功率調節原理在有關互聯系統聯絡線潮流控制中，根據的直流潮流法，可得到聯絡線有功功率潮流Pi2表達式為的相角。

假定線路間的功率潮流從區域1流向區域2，并因電機轉速偏差Ao和系統頻率偏差A/呈線性關系，且假設Ao=々A/.則相應額定功率的有關功率偏差AP12可表示為常規發電機組頻率調節模型當系統頻率波動時，會引起各常規機組控制系統調速器調節原動機輸入功率，控制各常規機組的輸出功率，使發電機組輸出功率與系統負荷重新達到平衡，從而使系統頻率維持穩定。本文建立的火電機組和水電機組調節模型如和4所示。

火電機組頻率調節模型Fig.參數進行修改，得出了風電場輸出功率如所示。風力發電機組的啟動設為電動機啟動，所以開始啟動時呈現輸出功率為負，即電力系統向風電機組提供功率啟動。隨著風速的增加，風電機組進入正常運行狀態。

水電機組頻率調節模型Fig.LFC模型在控制區域中，LFC的基本構建信號為負荷調度中心所測量的系統頻率和系統區域互聯的潮流功率，經過其控制系統處理，使發電機組調節系統等作出相應的響應來調整其輸出。本文的LFC模型如所示。

風電場模型因為風電場的輸出功率與風速的三次方成正比，所以本文運用中的風速模型，對模型風電場模型Fig.電池系統模型本文中的電池系統引入了NAS電池，其特點為能夠儲存大容量電能并能夠分散的安裝在電力系統中，可以快速高效的充電并且在一般情況下不會自放電。它能夠在緊急情況下迅速靈活的向系統補償所需的有功功率。此外，該電池比以往的更加高效和耐用。為了能很好的保護電池系統，文中了的傳遞函數模型，把電池系統的儲存容量和輸出功率設置了上下限，其初始容量設置為其額定容量的一半，并假設其在理想情況下進行工作。本文所應用的電池系統模型如所示。

系統容量參數機組容量/MW總負荷/MW區域1火電水電火電區域2水電風電利用上述風電場模型，其最大的輸出功率約為1430MW.2.1電池系統及其容量大小對頻率控制的影響本文中，考慮了并入風電場時不含電池系統和包含電池系統對頻率控制的影響，并設采用電池系統的儲存容量和輸出功率分別為（80MWh，300MW）和（130MWh，500MW）。當如所示風電場并入電力系統時，在區域2中，系統頻率偏差振蕩如所示，當不含電池系統時，其最大頻率偏差為0.26Hz，而當包含電池系統時，特別當其是大容量電池系統時，其頻率偏差明顯減少，如當電池容量為（130MWh，500MW）時，其最大頻率偏差為0.15Hz.在區域1中區域1只受聯絡線傳輸功率引起的頻率波,因風電場引起的功率不平衡在區域2已有部分被同調吸收，且聯絡線上的傳輸功率已大幅小于風電場引入的功率，其頻率偏差明顯小于含風電場的區域2，同樣當其電池系統容量增大時，其頻率偏差更是明顯減少。而區域之間線路的有功潮流如1所示，也因電池系統特別是當其容量逐步加大時，其功率傳輸得到明顯控制。隨著系統頻率偏差增大時，其線路間的功率傳輸也明顯加劇。

其累積的能量當達到時間530s時，其儲存的能量達到極限，不能繼續充電儲能，而此時的輸出功率則從約-790MW突變為零，并將對系統頻率和互聯線路間的功率傳輸產生劇烈的影響。因此，將電池系統儲能應控制在其額定容量范圍內。

本文在大型風力發電場并入電網的情況下，通過Matlab/Simulink仿真建模，分析了電池系統及其容量大小對電網頻率控制的影響。通過互聯線路功率模型，與不包含電池系統的模型進行對比，很好地驗證了電池系統特別是當其容量逐步加大時，對抑制大量風電注入引起的頻率波動的有效性，提高了電力系統的穩定性。同時驗證了電池系統儲能須控制在額定范圍內，才能持續有效地參與互聯電力系統頻率的控制，因此需要根據實際應用情況來選取電池系統容量的大小。