储能如何为火电调频

超级电容储能耦合火电机组调频超级电容储能耦合火电机组调频1. 背景介绍在现代社会中，能源供应的稳定性至关重要。

电力系统中的调频是为了保持供需平衡而采取的一种重要措施。

火电机组作为电力系统中的主要发电设备，能够提供大量的电力供应。

然而，火电机组的调频能力有限，且调频速度相对较慢。

为了弥补这一缺陷，并提高电力系统的调频性能，超级电容储能技术被引入到火电机组中，形成了超级电容储能耦合火电机组调频系统。

2. 超级电容储能耦合火电机组调频的原理超级电容储能系统由大容量的超级电容器和相关电子器件组成。

在火电机组调频过程中，超级电容储能系统吸收多余的电能并储存起来。

当电力系统的负荷突然增加时，超级电容储能系统能够迅速释放储存的电能，以满足需求。

相比之下，火电机组的响应速度较慢，需要一定时间来调整发电功率。

3. 超级电容储能耦合火电机组调频的优点超级电容储能耦合火电机组调频系统具有以下几个优点：3.1 提高调频响应速度——超级电容储能系统能够在毫秒级别内响应负荷变化，大大提高了电力系统的调频能力。

这使得系统能够更快地实现供需平衡，减少供电不稳定对用户的影响。

3.2 降低火电机组负荷波动——超级电容储能系统的引入，可以在火电机组调频过程中吸收多余的电能。

这样一来，火电机组的负荷波动可以被降低，有效减少机组的损耗和磨损。

3.3 增加火电机组运行的灵活性——超级电容储能系统可以根据电力系统和火电机组的实际情况，灵活地调整储能容量和释放速率。

这使得火电机组在应对负荷变化时更加灵活，减少了过调和欠调的情况。

4. 个人观点和理解超级电容储能耦合火电机组调频系统的引入对于电力系统的稳定运行具有积极的意义。

作为一项新兴技术，超级电容储能系统在提高电力系统的调频能力方面具有巨大潜力。

通过提高调频响应速度和减少火电机组负荷波动，该系统能够有效地提高电力系统的供电质量和稳定性。

然而，超级电容储能耦合系统的应用还面临一些挑战。

超级电容储能系统的成本较高，需要进一步降低成本以提高其在电力系统中的普及率。

基于新能源背景下储能参与火电调峰及配置策略分析摘要：有效的加强火电调峰工作是提高新能源建设水平的关键，通过运用储能参与火电调峰的形式，进一步加强了火电调峰效率，利于保证火电调峰工作质量。

作为相关技术人员，在实践分析过程，要结合火电工作开展实际，有效的进行储能参与火电调峰及配置实践研究。

关键词：新能源；储能；火电调峰；配置一、储能配置方法（一）不确定性配置方法新能源出力、功率预测、电网消纳能力等方面的不确定性带来了储能需求的不确定性，针对这些不确定性，不确定性规划理论被用来解决储能配置问题，不确定性规划包括随机规划、模糊规划、鲁棒优化等方法。

其中随机规划和鲁棒优化被较多地应用于新能源侧的储能配置问题。

通过在新能源电站配置储能,使“新能源+储能”完全可控,这样既不经济也不现实，机会约束规划是将传统优化中完全满足约束软化为满足约束条件的概率高于某一置信水平的优化方法。

基于机会约束模型开展区域电网的储能配置研究，置信水平体现了符合机会约束的最小概率与管理者的风险承担水平。

（二）系统频率响应指标主导参数分析频率控制参数直接决定系统的频率响应特性，主导参数对系统频率响应指标的影响更大，因此明确关键参数在频率响应不同阶段的作用，有利于根据实际电网的调频需求合理选择频率控制策略。

轨迹灵敏度指系统参数发生微小变化时系统动态轨迹的变化程度，能反映系统的时域轨迹与参数的关系。

通过求解各参数对系统频率偏差的轨迹灵敏度，可以确定影响系统各频率响应指标的主导参数。

（三）虚拟电厂模式“虚拟电厂”模式将各类用户的储能系统集合起来，通过先进技术优化系统运行，参与电网辅助服务获取应用收益。

更适合具有专业技术实力的电网企业牵头实施。

经过电网统一调度和管理的分布式储能系统不仅可以参与电力市场通过调频、备用容量等获取收益，而且还能助力输配电系统，发挥延缓输配电扩容升级、电压支持、需求响应等方面的多重价值。

目前，国内市场上国家电网和南网公司已开始搭建项目接入平台，布局虚拟电厂业务。

储能如何为火电调频近年来，火储调频已成为储能产业中率先实现商业化的领域之一。

与此同时，为保障电网经济安全运行和促进新能源消纳，全国多个省份均出台了相关文件要求新能源场站具有调频的能力。

火储调频有哪些具体考核指标？面临的关键技术挑战是什么？是否能够给新能源电站的调频带来一些借鉴？K值是衡量火储调频效果的关键指标火电厂加装储能的调频效果，主要由机组综合性能指标K值来体现，K值越高，说明AGC调频效果越好，补偿收益也越好。

而K值，主要受三个关键因素影响——响应速度K1、调节速率K2、调节精度K3。

下图是广东某实际电站安装储能前后的调频数据对比：备注：K1、K3上限为1，K2上限为5由图可以看出，火电机组加装储能后，可以缩短机组响应时间，提高调节速率及调节精度，调频综合性能指标K值提升明显。

所以，火电+储能系统联合调频是最有效的方式之一，对构建坚强型智能电网并改善电网对可再生能源的接纳能力具有重要意义。

火储调频系统主要要求火储调频系统接线示意图没有金刚钻不揽瓷器活。

由于储能系统安装在火电厂内，同时为了获取更高的AGC收益，因此储能系统在容量设计、安全性、可靠性、高调节性能指标等关键技术方面提出了更高的要求：01合理容量配置，系统经济性最优火储调频项目，通常按照机组额定出力的3%、电池容量按照0.5h配置。

但在实际项目中，这样的配置会出现以下问题：调节需求多、机组性能存在差异会导致K值无法大幅提升；0.5h的电池容量，储能日等效循环次数多，会缩短电池使用寿命。

所以，在初始投资和收益的平衡下，储能系统采用1h配置将是今后的容量优化方向。

广东恒益电厂20MW/10MWh储能AGC调频项目以广东佛山恒益60万（600MW）机组为例，阳光电源突破传统60万机组的发电厂配备3%（18MW）储能系统的设计惯性，采用了最优化容量——20MW的储能系统。

经过后期试运行和正式投运，火储的综合调频性能指标K值提升了3.4倍，带来了更高收益。

储能系统辅助火电机组联合调频应用分析摘要：本文以火电厂储能系统改造为例，介绍了储能系统的配置、运行方式以及实际工程效果，根据实际运行情况分析存在的问题，探讨了储能系统问题的技术策略，为火电机组与储能系统联合 AGC 调频技术的实际工程应用提供了参考。

关键词：储能；联合调频；调节性能1前言随着电力需求的增长和电力企业市场化改革的推行，电力系统的运行和需求发生了巨大的变化，电力系统对储能的需求日益增大。

同时，大量的可再生能源的大规模并网，造成了电网频率的不稳定。

常规火电机组AGC调频用以解决区域电网内秒级或分钟级的短时间尺度、具有随机特性的有功不平衡问题， AGC调频时会出现调节的延迟、偏差（超调和欠调）等问题。

储能系统相对容量小输出范围小，但响应速度快，储能、火电协调运行能够显著改善火电机组对电网AGC调频指令的执行效果。

以火电机组作为响应AGC调频指令的基础单元，以储能系统作为快速响应 AGC 指令的补充单元，将机组出力与储能系统出力合并后作为系统总出力送至电网，能够达到改善机组AGC性能的目的，保证电网频率的稳定，提高电力系统运行的安全性。

2储能系统接入、运行方式及联锁电厂现有装机规模1320MW，二期#3、4机组（2×330MW），三期#5、6机组（2×330MW）。

储能电站规模10MW/5MWh，电池采用磷酸铁锂电池，采用预制舱方式布置，包括2个5MW/2. 5MWh储能子系统，每个子系统由2个额定容量2.5MW的储能单元组成，每个储能单元包含2个额定容量1.25MW的储能系统交直流逆变器（PCS）和1个1250kWh的电池集装箱。

每套储能电池组接入一台500kWPCS直流侧，每两台PCS交流侧并联接入双绕组升压变低压侧，经升压变升压后经6kV就地开关柜接入储能电站6kV母线。

四段储能母线分别接入四台机6KV厂用电母线。

正常运行时每组PCS、电池子系统输出功率 2.5MW，当储能电站侧母联闭合，每个子系统输出功率5MW参与一台机组调频，当电厂单台机组运行时，通过电厂侧6kV母线联络实现 6kV 母线A段或B段联络实现储能电站输出功率 10MW。

储能系统调频原理
储能系统调频原理指的是利用储能技术对电力系统进行频率调
节的一种方法。

电力系统在运行过程中，由于负荷变化或发电机出力不稳定等原因，可能会出现频率偏差，严重的甚至会导致系统失稳。

为了保持电力系统的稳定性，需要对频率进行调节。

传统的频率调节方法主要包括燃料调节和水轮机调节等，但这些方法的调节速度较慢，不能满足电力系统瞬态频率调节的要求。

而储能系统调频则能够以极快的速度对电力系统进行频率调节，从而保持电力系统的稳定性。

储能系统调频的原理是将电力系统中的储能设备（如电池、超级电容等）作为一个可控的负荷，通过控制储能设备的充放电功率来实现对电力系统频率的调节。

当电力系统频率偏低时，可以通过向储能设备充电来提高系统频率；当电力系统频率偏高时，可以通过从储能设备中放电来降低系统频率。

通过储能设备的调节，可以快速地实现对电力系统频率的稳定调节，从而确保电力系统的稳定运行。

储能系统调频的优点主要包括调节速度快、响应灵敏、调节范围广等。

同时，由于储能设备具有较高的能量密度和较长的寿命，因此储能系统调频还具有较高的经济性和可靠性。

目前，储能系统调频已经广泛应用于电力系统调节、电网削峰填谷等领域，成为电力系统调节的重要手段之一。

- 1 -。

火电机组储能调频系统研究与分析摘要：本文对储能辅助调频系统的技术背景进行了分析，对储能系统的功能和方案配置进行了论述对比，后分析了储能系统的控制策略、厂用电容量校核、短路电流校核及继电保护影响，另外探讨了储能调频系统的关键部件储能双向变流器（PCS）及电池管理系统（BMS）。

关键词：辅助调频，AGC，控制策略，储能双向变流器，电池管理系统1技术背景：《广东调频辅助服务市场交易规则(试行)》的正式实施，广东省成为全国首个投入运行的电力现货市场，激发了市场主体提供更优质调频辅助服务的活力，火电机组的调频性能将会成为电厂重点关注的目标，一方面直接影响了最终获得的补偿费用；另一方面也将影响主体在市场参与中的报价排序。

用储能系统辅助火电机组优化调节性能，既能提高现货市场环境下电厂调频辅助服务能力及经济收益，也能缓解电网的调频压力，提高电网的安全稳定。

电化学储能系统，储能系统由电池集装箱、中压变流集装箱、6kV 配电集装箱和集控集装箱组成。

每套储能调频系统通过几路开关分别接入高厂变的 6kV 工作母线备用间隔，最终实现联合火电机组开展 AGC 调频辅助服务，以在调频辅助服务市场获得收益，同时减小机组在调频过程中的损耗。

储能系统的设计以保证机组运行的安全性、可靠性为第一要素，储能系统可用率应达到 97%以上，整体能量转换效率高于 90%，储能时长按1h配置，储能系统一般采用“一拖二”方式，2储能调频系统功能及方案配置储能调频系统利用大容量锂电池系统辅助机组进行调频服务，通过储能系统来承担绝大部分的负荷折返调节，把机组从此类任务中解放出来。

储能系统反应速度快、调节精度高，可以弥补机组此类性能的不足，极大的提升机组的调节性能。

储能系统避免了机组的绝大部分折返调节，可以减少设备磨损，稳定机组运行参数，进而达到节煤的效果。

在机组协调优化的基础上增加储能辅助调频系统，保障电厂的综合调频性能指标达到相对理想的状态，从而保障投资收益。

储能系统在火力发电厂联合调频应用摘要：目前，随着科技水平的不断发展，我国的储能系统也在不断的发生改变，对于不同类型的储能系统来说形式多变、繁琐复杂。

所以，在对不同类型的储能系统进行优化升级的过程中，面对的问题也多种多样、进行决策时的变量也比较复杂以及对所应用的模型求解速度也较为缓慢。

因此，为了进一步改变这种情况，我们应对其进行优化、升级，可以合理有效的结合火力发电原理进行科学调节形成一个新型的发电系统。

从而降低能源在个别季节的过度不合理的消耗，维持能源的稳定平衡状态，推动创新性发展。

同时，我们可以采取调频、优化升级的方式来完善系统中的不足与缺点，简化所产生的问题矛盾等。

基于此，本文通过文献分析法和笔者以往的工作经验，对储能系统在火力发电厂进行的联合调频应用进行分析并提出了一些策略。

关键词：储能系统；火力发电厂；联合调频；应用分析引言发电侧储能调频是目前储能系统在电力行业应用中很少有的有收益应用，储能系统在用户根据电力市场监管机构制定的区域并网发电厂辅助服务考核规则，按ACE调频效果考核的原则，考核指标包括调节的速率、精度和相应时间，对电网ACE控制贡献大的，获得ACE补偿相应就高，补偿价格以元/MW为单位。

1、储能调频系统概述1.1储能调频技术特征储能调频技术是通过对频率的调节，对一些电能机组进行系统性的干预，来减少在电能传输过程中的电能损耗，优化储能调频技术是解决电能供应不足的主要手段之一，由于在各方面的联网效率的不平衡问题，导致一些短时间的局部频率不一而导致一些短时间电能供应不足的现象时有发生，而且这些短时间的电压升高会导致电能损耗极大。

因此，我们要通过调频的方式对此项问题进行处理，从而减少在这个过程中，电能的损耗问题，使电能的损耗降到最低，进而使电能达到合理的要求之内，解决电能供应不足的问题。

1.2主要热储能技术对比目前，由于热储能技术会受媒介的影响而呈现出不同的储热方式，其媒介特点不同呈现出的储热方式也就不同。

大功率磁悬浮飞轮储能技术火电机组储能辅助调频项目应用介绍目录CONTENT03飞轮储能解决方案重点介绍泓慧公司飞轮储能参与AGC 调频的技术方案01火电机组AGC 调频介绍电力负荷分类、危害、调频目的及方式02火电机组AGC 调频问题介绍火电机组自身情况及采用电池辅助调频的问题04预期效果及收益介绍飞轮储能参与调频后的效果及收益情况分析1 电力负荷的分类第一类： P1，幅度很小，周期很短，一般小于10s，具有随机性，为微小变动分量；第二类： P2，变化幅度较大，周期大约在10s至2~3min之间，属于冲击性的负荷变动；第三类： P3，长周期分量，周期大约在2~3min至10~20min之间，由生产、生活和气象等引起的负荷变化，规律性，可预测。

2 频率不稳定的危害对用户侧的影响电气设备对发电厂的影响对系统的影响产品质量降低生产效率降低汽轮机叶片谐振（低频）辅机功能下降（通风量等）发电机解列互联电力系统解列3 火电机组调频目的——电网频率控制根据电网频率偏离50Hz的方向和数值，实时在线地通过发电机组的调速系统（一次调频）自动发电控制系统（二次调频），调节发电侧的供电功率以适应负荷侧用电功率的变化，达到电网发/用电功率的平衡，从而使电网频率稳定在50Hz 附近的一个允许范围内，如南方电网要求误差为±0.1Hz。

4 火电机组调频方式4 火电机组调频方式（2）二次调频（AGC）：自动发电控制，由网调在远方输入负荷指令，本地的机组根据负荷指令，自动计算锅炉主控和汽机主控以及向协调控制发出负荷变化的指令。

5 火电机组调频方式第一类负荷，由一次调频实现第二类负荷，由二次调频实现第三类负荷，由三次调频实现区别u 一次调频：汽轮机转速控制或调节器；u 二次调频：改变调速系统给定值来改变输出功率；u 三次调频：负荷曲线预测值，对发电厂进行经济性分配。

1 火电机组调频存在的问题2 火电机组调频四个关键参数2 火电机组调频四个关键参数2 火电机组调频四个关键参数（1） 调节速率2 火电机组调频四个关键参数2 火电机组调频四个关键参数（2） 响应时间2 火电机组调频四个关键参数2 火电机组调频四个关键参数（3） 调节精度2 火电机组调频四个关键参数2 火电机组调频四个关键参数2 火电机组调频三个关键点Kp值相关的三个关键时间段：u机组延迟时间：T1~T2u机组响应速率：T2~T3u机组调节精度：T3~T4Kp值相关的两个关键节点：u响应死区u调节死区火电机组跟踪一个AGC指令正常工作状态3 火电机组调频问题现象现象：响应延迟响应速率慢反向、单向调节调节偏差（超调，欠调）结果：Kp值性能指标低AGC补偿效果差、收益低机组磨损和故障率增加机组寿命和性能降低火电机组跟踪一个AGC指令非正常工作状态4 火电机组调频问题原因分析影响响应时间的因素影响调节速率的因素影响调节精度的因素煤量和一次风量加载延迟：1、锅炉响应的迟延主要发生在制粉过程延迟影响调节时间的因素：1、提高机组的变负荷速率设定值2、数据通讯与转换3、DCS的数据扫描与处理周期4、控制指令的运算5、汽轮机和锅炉对负荷的响应负荷调节的不灵敏区：1、为了降低AGC指令频繁变化对机组稳定性的影响，协调控制系统都设计有AGC指令和机组负荷目标值的不灵敏区。

储能电池辅助火电机组二次调频的设计与应用赵　磊1　王明明2　崔进波3　咸秀超4（1中国电建集团核电工程有限公司　2.国网山东省电力公司经济技术研究院3.山东电力工程咨询院有限公司4.山东电力工程咨询院有限公司）摘　要：为充分利用电池储能在辅助火电机组二次调频中的优势，对电池储能参与火电机组二次调频的设计方案进行设计与优化。

以山东某电厂为例，针对储能系统在二次调频方面的优势，分析储能辅助火电机组二次调频的过程和原理，在此基础上对电池储能辅助该火电机组二次调频的建设方案进行了设计。

文中分析了控制策略对二次调频效果的影响，选取基于区域控制偏差（Area Control Error，ACE）信号的控制策略。

根据政策文件对项目的收益进行了分析，证明该设计方案可以大幅提高二次调频性能，且经济性良好。

关键词：储能电池；二次调频；控制策略；补偿收益0　引言随着近些年风电和光伏等新能源接入电网容量的迅速增加，其间歇式发电的特性导致电网对调节容量的需求增加，而新能源发电自身又不具备参与频率调节的功能，原有传统机组则需要承担这些新能源发电带来的调频任务。

以山东电网为例，目前电网二次调频主要依靠火电机组。

火电机组具有响应时滞长、机组爬坡速率慢的特性。

如果频繁进行大范围的调节，一方面会对机组设备造成影响，不利于机组的稳定和经济运行；另一方面，机组进行的超低排放改造也在一定程度上限制了火电机组的调节速率，降低了调节性能。

电化学储能电池系统辅助火电机组进行二次调频，具有响应时间短（<100ms）、调节速度快（空载至满载的调节时间<20ms）、调节精度高的特点。

储能辅助火电机组二次调频既可以提高火电机组调节性能，也能显著减少电网所需调频备用容量。

而且由于电池储能系统响应速度快、运行灵活，可以在满足系统调频需求的同时产生动态效益。

本文针对电池储能辅助火电机组二次调频的特性，基于山东省某火力发电厂储能调频项目，研究储能辅助火电机组二次调频的配置、控制及工程建设方案，并对其经济性进行分析。