火力发电厂储能调频系统应用研究

将一次能源转换成电能将经历一系列复杂过程，目前作为主力
的火电机组的AGC调频性能与电网的调节期望差距较大，具体
一 步 下 降 ，风 电 弃 风 现 象 严 重 。随 着 电 网 中 风 电 装 机 容 量 不 断
增 大 ，如不能满足电网对AGC调频辅助服务的需求，将对风电
等新能源的开发利用形成严重制约。
核心设备组成，主 要包括:①锂 电 池 集 装 箱 。②双向功率变换
装置集装箱。③ 储 能 锂 电 池 柜 （含 BMS) 。④ 直 流 配 电 柜（含 BMS供电系统）。⑤双向功率变换装置。⑥ SCADA数据采集
功率双倍的调节能力。
5)
系 统 寿 命 :管 理 良 好 的 储 能 系 统 的 循 环 寿 命 可 以 达 到 百
3.3 控制系统及RTU系统的信号接入与改造
1)
系统规模:模块化设计，通过并联可实现20 MW以上系 一 台 300 MW机 组配套9 MW的储能系统，由 3 组 3 MW
统规模。
储能子系统并联构成，控制系统由一个总控单元与3 组子控单
2)
响应速度:毫秒级实现额定功率范围内的有功无功的输元构成，子 控 制 单 元 采 用 PLC。储 能 系 统 的 总 控 单 元 与 电 厂
法确定储能系统出力指令，并 下 发 至 储 能 系 统 子 控 制 单 元 ，控 制储能系统运行和出力。
图 2 系统框图
储能系统接人后，现 有 的 R T U 设 备 在 向 机 组 发 送 A G C 指 4. 1 . 2 未来预期
令的同时，需增设发送给储能系统的信号。同时 ，储能系统接 人后需要将机组出力与储能系统出力进行合并，并将合并后的
求 ，即调节反向、调节偏差以及调节延迟等问题将不会出现。
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图 1 功率调节过程
2 . 2 储能调频系统构成
储能系统主要由锂电池（含 BMS)
功率变换装置等
3)
精确控制:能够在可调范围内的任何功率点保持稳定输出。
4)
双 向 调 节 能 力 :充 电 为 用 电 负 荷 ，放 电 为 发 电 电 源 ，额定
同 时 满 足 电 网 AGC辅 助 服 务 需 要 ，实现 多 赢 。 关键词！AGC; 电网辅助服务；储能调频 doi ：10. 3969/ j .issn.1006 - 8554. 2017.11.056
1 概述
力 ，实现对电网频率及联络线功率进行控制，解决分钟或秒级短
近年来，风电及光伏发电等新能源大规模并人电网，由于 时间尺度内，区域电网具有随机特性的有功不平衡问题。 目前
其固有的发电特性，对电力系统稳定运行造成了一定的影响， 电 网 AGC调频功能主要由水电、燃气机组以及火电机组提供。
主 要 表 现 为 调 峰 和 调 频 两 个 方 面 。特 别 是 在 冬 季 风 电 大 发 的 时 期 ，由 于 大 量 火 电 机 组 进 人 供 热 期 ，使 得 电 网 的 调 频 能 力 进
3 . 1 火电厂对储能调频系统需求
火电厂联合储能系统AGC调 频 应 用 中 ，对储能调频系统
满足自动运行安全要求。
3 . 2 储能调频系统接入原理框图
在 可 靠 性 、循 环 寿 命 、充 放 电 时 间 比 ，以及外形尺 寸 方 面 提 出 了
储能调频系统接人原理框图如图2 所示。
全 面 的 要 求 ，主 要 包 括 ：
2 储能调频系统技术分析
2 . 1 储能调频技术特征
AGC 自动发电控制（
)
通
过
机
实
时 调 2 2 Z 2 2 2 2 2 Z
+ HJ.
Og o
节
电
网
中
பைடு நூலகம்
机
组
的
有
功
出
组
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频
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量
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L
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表现为调节的延迟、偏 差 （超调和欠调）等现象。图 1 中显示一
人和输出。
RTU和 DCS系统通过通讯接口/硬 接 线 方 式 连 接 ，接 受 AGC
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技术研发
调度 、D C S 投切操作等指令，同时上传储能系统状态信号。储 能系统总控单元根据接收到的A G C 指令 等 运 行 数 据 ，经过算
TECHNOLOGY AND MARKET Vol.24,No.12,2017
万次以上。
与监视控制系统。⑦系统的防雷及接地装置 。⑧集装箱房土
6)
高可靠性、高安全性。① 在电网、机组故障工况下的可
建基础及辅助设施。
靠 的 退 出 运 行 。② 具 备 完 善 的 故 障 管 理 功 能 ，储 能 系 统 故 障 不
3 火力发电厂储能调频系统设计
影 响 机 组 的 正 常 运 行 。③ 具 备 完 善 的 防 爆 、防 火 、抗 震 等 保 护 ，
技术与市场 2017年第24卷第12期
技术研发
火力发电厂储能调频系统应用研究
高星鹏
( 中 国 水 利 电 力 物 资 集 团 公 司 ，北 京 100040)
摘 要 ：随着新能源发电比例的快速提高，电网调频容量不足的问题凸显，采用新的手段提升电网整体调频能力成为研 究的 方向。这 其 中 ，火 电厂 灵活性 改造 和储能 调频技 术是 “十 三 五 ”期 间 发 展 方 向 。针 对 火 力 发 电 厂 联 合 储 能 调 频 系 统 的 技 术 和 商 业 可 行性 进 行研 究 ，得 出 结 论 ，火 电 厂 联 合 储 能 调 频 系 统 ，不 仅 可 提 高 火 电 厂 安 全 运 行 水 平 、降 低 设 备 损 耗 ，
台火电机组的实际跟踪电网AGC指令进行功率调节的过程。 而 适 用 于 电 网 AGC调 频 的 储 能 系 统 ，在 额 定 功 率 范 围 内 ，
s 可 以 在 1 内、以 9 9 % 以上的精度完成指定功率的输出，其综 合 响 应 能 力 完 全 满 足 在 AGC调 频 时 间 尺 度 内 的 功 率 变 换 需
1% 电网未来几年的AGC调 频 总 需 求 还 会 迅 速 增 加 [2]。一 方面风电装机在快速增加，区 域 电 网 内 缺 乏 AGC性能优异的
出力信号上传电网，作 为 A G C 考核依据。 R T U 改造内容包括& 1%储能系统出力方向定义与发电机组相同，即向电网馈电