火儲調(diào)頻系統(tǒng)集成分析報告

1、Times : 2022.09火電儲能調(diào)頻系統(tǒng)集成隸屬于中國電氣裝備集團(tuán)，央企控股，西電集團(tuán)上市公司寶光股份+清華大學(xué)技術(shù)團(tuán)隊共同組成公司介紹北京寶光智中能源科技有限公司技術(shù)于清華大學(xué)電機(jī)系院士團(tuán)隊熱備用配合新能源接入電能質(zhì)量管理阻尼功率振蕩多目標(biāo)多控制 模式協(xié)調(diào)輸出控制削峰填谷系統(tǒng)調(diào)頻無功支撐孤島運(yùn)行調(diào)用相應(yīng) 功能模塊481 62 02 44 05 55 04 56 01 2時 間 ( h )負(fù)荷(MW)實 際 負(fù) 荷 次 預(yù) 測 和 優(yōu) 化 結(jié) 果 滾 動 預(yù) 測 和 優(yōu) 化 結(jié)果A孤 島2 M W 儲 能 站2 M補(bǔ) 償 母 線電 容 負(fù) 荷1 1 0 k V # 1 # 2 # 3 碧

2、 嶺 站1 0 k V1 M3 MB1 0 k V 饋 線10.980.960.940.920.90.880.861.061.041.020.5 1 1.5 2 2.5 3時間(s)逆變器端電壓(標(biāo)幺)負(fù)荷0.85MW+0.21MVar 負(fù) 荷0.85MW+0.15MVar 負(fù)荷 0.85MW+0.26MVar限 幅K 死 區(qū) 儲 能 系 統(tǒng)11 T sR充 放 電 控 制S O C PPreff reff local負(fù) 荷 參 考 設(shè) 定 值碧 嶺 站 f儲 能 系 統(tǒng) 動 態(tài) 無 功 支 撐控 制 仿 真0 .02 .04 .06 .08 .010 .0 12 .00 MV A1 MV A

3、電 壓 有 效 值 （ kV）5 MV A無功支撐系統(tǒng)調(diào)頻孤島運(yùn)行4x 1 0051 01 52 02 53 03 . 6 3 . 6 1 3 . 6 2 3 . 6 3 3 . 6 4 3 . 6 5 3 . 6 6 3 . 6 7 3 . 6 8 3 . 6 9時 間 ( s )功率波動量(MW)原 始 波 動 量A K F 1 A K F 2 D F C D R LZ電 池 儲 能 系 統(tǒng)B E S S負(fù) 荷L模 擬Z l o a d 電 壓跌 落負(fù)荷母線諧 波 治 理中 間 級 控 制P I 控 制P W M 脈 沖 發(fā) 生 器內(nèi) 部 級 控 制1 s T 11 s T 21s T i

4、1X T1K D11 s T sI SV ref+V - + + + -K 31 s T 31 s T 41 s T 5K 4 s T 6 s T 7高 通 濾 波PV d a m p + -熱備用平滑風(fēng)電電能質(zhì)量治理無窮大系統(tǒng)母線 外 部 級 控 制380V電 壓 跌 落 治 理阻尼振蕩K p1 s T pVT電力輔助服務(wù)電力輔助服務(wù)：指為維持電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，或恢復(fù) 系統(tǒng)安全，以及為保證電能供應(yīng)，滿足電壓、頻率質(zhì)量等要求 所需要的一系列服務(wù)。電力輔助服務(wù)的種類：有功平衡服務(wù)、無功平衡服務(wù)、事 故應(yīng)急及恢復(fù)服務(wù)。相關(guān)政策支持頂層產(chǎn)業(yè)政策：國家能源局正式發(fā)布電力并網(wǎng)運(yùn)行管理規(guī)定和電力輔助服

5、務(wù)管理辦法地方細(xì)則落實：南方區(qū)域電力并網(wǎng)運(yùn)行管理實施細(xì)則南方區(qū)域電力輔助服務(wù)管理實施細(xì)則2022.6華中區(qū)域湖北、江西、重慶電力調(diào)頻輔助服務(wù)市場交易規(guī)則（征求意見稿）2022.6山東省電力輔助服務(wù)管理實施細(xì)則（2022年修訂版征求意見）2022.7華東區(qū)域電力輔助服務(wù)管理實施細(xì)則模擬運(yùn)行稿 2022.8火電廠儲能輔助調(diào)頻需求的提出火電機(jī)組調(diào)頻的固有缺陷儲能系統(tǒng)的優(yōu)勢儲能+火電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻儲能系統(tǒng)聯(lián)合火電機(jī)組調(diào)頻優(yōu)勢采用先進(jìn)儲能技術(shù)進(jìn)行調(diào)頻是未來電力行業(yè)發(fā)展方向；大幅提高電廠發(fā)電機(jī)組AGC調(diào)頻水平，使其成為電網(wǎng)最優(yōu)質(zhì)的調(diào)頻電源之一；儲能系統(tǒng)具有快速（秒級）精確（大于99%）的有功調(diào)節(jié)能力；儲能系

6、統(tǒng)調(diào)節(jié)效果遠(yuǎn)超火電機(jī)組；提高機(jī)組運(yùn)行安全性提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響對電廠機(jī)組影響火電廠儲能輔助調(diào)頻系統(tǒng)集成方案火電廠儲能輔助調(diào)頻市場已經(jīng)迅速發(fā)展，是目前電力輔助服務(wù)市場具備成熟商業(yè)模式，有利于推廣運(yùn)行?；痣姀S儲能輔助調(diào)頻系統(tǒng)安全評估儲能系統(tǒng)對電廠的安 全評估短路電流計算分析接入電化學(xué)儲能系統(tǒng)后短路電流變化情況，電廠原 6kV 母線進(jìn)線及各出線斷路器是 否滿足短路電流開斷要求，是否需要進(jìn)行調(diào)整。高廠變負(fù)荷容量分析根據(jù)電廠提供的數(shù)據(jù)分析儲能投入后，高廠變?nèi)萘渴欠駶M足要求，在廠用電負(fù)荷較高時 是否存在重載或者過載情況；在廠用電負(fù)荷較低時是否存在倒送功率情況，如何解決對廠內(nèi)原有設(shè)備保護(hù)影響分

7、析分別對儲能系統(tǒng)接入后對機(jī)組保護(hù)、廠用電保護(hù)影響分析儲能系統(tǒng)保護(hù)適用性分析對儲能系統(tǒng)保護(hù)配置進(jìn)行分析，保證保護(hù)配合的合理性儲能系統(tǒng)接入對電網(wǎng) 的安全評估對電能質(zhì)量影響分別分析諧波、電壓波動和閃變的影響儲能本體安全評估BMS保護(hù)邏輯、儲能系統(tǒng)SOC算法及均衡策 略杜絕了因電芯過充、過放、過流以及溫度超限所帶來的安全問題電氣設(shè)計保護(hù)機(jī)制從器件選型、電纜選型、電氣聯(lián)動、消防聯(lián)動設(shè)計等方面保證電氣故障情況下避免發(fā)生 熱失控事先全面評估是保證儲能系統(tǒng)安全建設(shè)和運(yùn)行的重要保障儲能容量選擇儲能功率儲能容量時長儲能本體選型考慮到實際使用的效果、成本及 安全可靠性，一般采用：磷酸鐵鋰電化學(xué)儲能磷酸鐵鋰+飛輪混合

8、儲能磷酸鐵鋰+超容混合儲能功率型磷酸鐵鋰：飛輪儲能超級電容儲能電池系統(tǒng)方案設(shè)計儲能電池系統(tǒng)方案設(shè)計電氣系統(tǒng)方案設(shè)計儲能系統(tǒng)通過并網(wǎng)開關(guān)接入廠用電系統(tǒng)（6kV或者10kV），需提前考慮高廠變?nèi)萘窟\(yùn)行方式可采用“一拖二”或者“二拖二”電氣二次系統(tǒng)方案設(shè)計擴(kuò)容RTU系統(tǒng)DCS系統(tǒng)PMU系統(tǒng)RTU系統(tǒng)接入方案：在保證速度和網(wǎng)絡(luò)安全為原則的基礎(chǔ)上通過通訊接口連接，上傳 儲能系統(tǒng)信號，并接收調(diào)度AGC指令等信息。DCS系統(tǒng)接入方案：優(yōu)先采用硬接線，接入機(jī)組功率等信息高壓電氣保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計方案：并網(wǎng)開關(guān)配置光纖差動保護(hù)，儲能高壓開關(guān)配置站用 變保護(hù)儲能EMS&SCADA系統(tǒng)方案設(shè)計儲能EMS&SCADA系統(tǒng)方

9、案設(shè)計控制系統(tǒng)采用分層架構(gòu)設(shè)計，監(jiān)控層+控制層；監(jiān)控層由應(yīng)用服務(wù)器、歷史服務(wù)器、工程師站、 維護(hù)工作站及打印機(jī)組成；支持雙網(wǎng)冗 余配置模式；控制層采用分層控制模式，實現(xiàn)總協(xié)調(diào)控制器 與分協(xié)調(diào)控制器的聯(lián)合控制策略總協(xié)調(diào)控制器實現(xiàn)對調(diào)度功率預(yù)測指令 的接收，根據(jù)各個分協(xié)調(diào)控制器上送的 電池和PCS運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實時響應(yīng)控制， 實現(xiàn)功率指令分配；分協(xié)調(diào)控制器采用雙網(wǎng)組網(wǎng)，分快數(shù)據(jù) 網(wǎng)和慢數(shù)據(jù)網(wǎng)，接收總協(xié)調(diào)控制器的指 令并執(zhí)行PCS控制儲能EMS&SCADA系統(tǒng)方案設(shè)計協(xié)調(diào)控制器采集機(jī)組DCS、RTU、并 網(wǎng)開關(guān)柜、電池分控子系統(tǒng)BAMS、PCS子系統(tǒng)數(shù)據(jù)，根據(jù)調(diào)度下發(fā)AGC 指令及電池運(yùn)行狀態(tài)下達(dá)功率

10、分配命 令采集網(wǎng)、協(xié)調(diào)控制器采用冗余配置；采用快速網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)控制數(shù)據(jù)通信；就地開關(guān)柜通過通信管理機(jī)實現(xiàn)設(shè)備信息 采集和轉(zhuǎn)發(fā)；火電儲能輔助調(diào)頻EMS協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)：需要研究解決的實際問題：儲能調(diào)節(jié)如何適應(yīng)機(jī)組的調(diào)節(jié)速率不穩(wěn)定性控制；PCS功率分配；電池SOC均衡策略；大指令的跟蹤策略；一次調(diào)頻響應(yīng)策略；火儲調(diào)頻EMS關(guān)鍵技術(shù)火電機(jī)組（慢過程） 熱工機(jī)電電池+PCS（快過程） 電化學(xué)反應(yīng) 電力電子變換儲能EMSAGC指令（隨機(jī)過程）儲能動態(tài)速率跟蹤策略：動態(tài)速率跟蹤仿真模型，結(jié)合儲能系 統(tǒng)預(yù)測曲線，以及與調(diào)度端AGC控制策略 的高效協(xié)同，綜合建立儲能與電廠機(jī)組協(xié) 調(diào)運(yùn)行的最優(yōu)控制模型，利用人工智能算

11、法迭代進(jìn)行滾動求解，得到對儲能的最優(yōu) 控制策略?；饍φ{(diào)頻EMS關(guān)鍵技術(shù)火儲調(diào)頻EMS關(guān)鍵技術(shù)電池多單元SOC智能均衡策略：通過對電池單元電壓、溫度、SOC運(yùn)行特性曲線分析，建立一種SOC動態(tài)多層級均衡策略 模型，在AGC調(diào)頻及空閑時進(jìn)行多次SOC均衡，實現(xiàn)SOC均衡最優(yōu)化，保證儲能系統(tǒng)的安全運(yùn) 行及調(diào)節(jié)效果。PCS功率分配策略依據(jù)電池的SOC/SOE以及PCS 的工作狀態(tài)，實現(xiàn)PCS的功率響應(yīng) 閉環(huán)控制分配策略，在不同的狀態(tài) 下實現(xiàn)電池充放電的均衡控制火儲調(diào)頻EMS關(guān)鍵技術(shù)控制模式多樣化：EMS采用多種控制模式進(jìn)行設(shè)計，通過不同的判定策略，保證儲能系統(tǒng)在多種控制模式下 的穩(wěn)定控制火儲調(diào)頻EMS

12、關(guān)鍵技術(shù)一次調(diào)頻與AGC的配合：EMS設(shè)置不同頻率狀態(tài)及AGC指令模式下，EMS不同的判定策略，保證儲能系統(tǒng)在 完成AGC穩(wěn)定控制的同時，也能兼顧一次調(diào)頻，不能出現(xiàn)誤調(diào)節(jié)及反向調(diào)節(jié)情況?；饍φ{(diào)頻EMS關(guān)鍵技術(shù)EMS站級安全控制策略：高廠變低壓側(cè)限流和反送電策略：防止在儲能系統(tǒng)充電時出現(xiàn)高廠變低壓側(cè) 過流，放電時高廠變反送電情況。消防聯(lián)動安全策略：EMS系統(tǒng)與儲能消防系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)動機(jī)制，在火災(zāi)發(fā)生時 及時切斷帶電線路及設(shè)備，保護(hù)系統(tǒng)安全。運(yùn)行效果（廣東韶關(guān)電廠330MW機(jī)組9MW/4.5MWh）運(yùn)行性能指標(biāo)（綜合K值）和收益均居市場前列火儲調(diào)頻項目案例廣東平海電廠1000MW機(jī)組30MW/15MWh）火儲調(diào)頻項目案例廣東華潤南沙電廠330MW機(jī)組9.6MW/4.8MWh）火儲調(diào)頻項目案