+郑建斌 储能调频技术在火力发电厂应用中的注意事项 终版
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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。
储能系统在火力发电厂联合调频中的应用研究发布时间:2021-09-06T11:01:14.767Z 来源:《科学与技术》2021年第4月第11期(中)作者:刘欣荣[导读] 为正确在火力发电厂联合调频中使用储能系统,本文将展开相刘欣荣北京禹众久远能源科技有限公司【摘要】为正确在火力发电厂联合调频中使用储能系统,本文将展开相关研究,主要论述火电厂联合调频问题与储能系统应用意义,后介绍储能系统调频应用方式,最终结合案例验证系统应用效果。
结果显示,储能系统应用效果突出,可使联合调频性能大幅增长。
【关键词】储能系统;火力发电厂;联合调频0.引言火电厂联合调频的主要作用是控制电力系统频率、联络线功率,以保障电网随机特性平衡,故联合调频在当前得到了广泛应用。
但联合调频在实际应用中暴露出了很多问题,这些问题限制了联合调频的价值,因此业界开始针对问题进行思考,希望得到一个能解决所有问题,使联合调频作用能充分发挥的方法。
在这一背景下,储能系统的出现带来了解决问题的方法,经过一系列实验发现,当储能系统与联合调频相结合,联合调频内的相关问题迎刃而解,作用自然充分发挥,故为了推广该方法,有必要展开相关研究。
1.火电厂联合调频问题与储能系统应用意义1.1联合调频问题目前,多数火电厂的联合调频方式为AGC自动发电控制,该方式也被称为二次调频,是目前并网发电厂中的重要服务项目之一。
AGC 自动发电控制的主要作用为:通过各类调频资源,采用自动发电控制功能对发电的速率进行实时控制与调整,使得发电处理发生改变,同时还能实现电力调度指令执行情况监督,使得电力系统的频率、联络线功率得到有效控制。
但AGC自动发电控制的调频电源多为火电机组,故受火电机组响应时间缓慢、机组功率爬坡速度慢等因素影响,联合调频的调频指令执行情况监督结果不准确,常存在延时、偏差现象,不利于调频长期结果。
同时火电机组的功率变化十分频繁,因此机组设备损耗量大,容易出现故障影响。
火力发电厂中大容量储能技术的应用研究摘要:改革后,在社会发展下,我国科技技术水平不断进步。
如今,我国的电力生产技术和生产模式都在不断更新,随着城市化的建设不断深化,国家对电力能源的建设要求也越来越高。
大容量储能技术在火力发电厂中应用较为具体。
本文探讨了大容量储能技术在火力发电厂中的运用情况,从机组快速切符合和黑启动、减少机组等几个方面展开探讨,总结了电力储能技术发展所面临的问题和机遇。
关键词:火力发电厂;大容量储能技术;应用研究引言自动发电控制又称二次调频,作为并网发电厂辅助服务项目之一,主要是指各类调频资源通过自动发电控制功能按照一定调节速率实时调整发电出力,跟踪电力调度指令,以满足电力系统频率和联络线功率控制要求,解决短时间内,区域电网随机特性的功率不平衡问题。
目前,我国的调频电源主要为火电机组,但是火电机组响应时滞长、机组爬坡速率低,不能准确跟踪电网调度的调频指令,存在调节延迟、调节偏差和调节反向等现象。
火电机组频繁变换功率运行,会加重机组设备疲劳和磨损,影响机组的运行寿命。
1分析我国电力储能技术的发展情况1.1抽水储能技术抽搐储能系统包含上游和下游两个水库形式,这种操作运用到了上下游的水势特点。
其中负荷低谷时需要调整电动机的状态,及时将下游的水抽到上游水库,当出现负荷高峰期的时候,就可以将设备调整为发电状态,同时将上游水库的水进行蓄能发电。
针对需要的用电量不同,可以选择不同的型号和蓄水量。
能量释放的时间多为几天到几个小时,整体的操作效率在70%~80%。
抽水蓄能也是当前发电场中最常见的一种,其使用技术还包括削峰填谷等。
然而,抽水蓄能的技术性强、效率高,是目前唯一能够达到GW级的储能技术,其存在缺点是需要耗用大量的资源,如土地资源、空间资源、水资源。
1.2蓄电池储能技术蓄电池储能是一种传统的存储方式,经过多年的发展和摸索,已经形成了各种不同的存储方式,并被广泛地应用于各个行业。
随着蓄电池储能技术的不断发展,蓄电池的储存能力逐步提高,其使用价值也得到了极大地提高。
电储能联合调频技术在火电厂的应用研究摘要:随机查看某火电厂2#机组在2020年12月到2020年1月某区间内调频KP值,平均在3.89左右,尽管机组的KP值较高,但是,对机组的磨损、寿命均造成了一定程度的透支。
结合某区域已经投运的火电联合储能调频项目,机组配置系统储能后,可以显著提高机组联合调频性能。
一般情况下,KP值可以达到5.5以上,随着调节性能的提高,基本可以保证储能联合机组每天在电网调频服务市场中标,参与电网AGC调频服务,获得AGC补偿收入。
参与调频服务后,每年可为电厂带来可观的调频服务补偿收入。
机组配置储能参与调频服务后,电网不再考核AGC和发电计划,可为电厂节省考核费用。
机组参与调频服务后,现货期间,机组可获得现货偏差电费补偿。
2020年8月现货运行期间,多家电厂30万容量(单机)获得的偏差补偿费用几百万元。
目前,电厂机组的运行速率是9.5MW/min,从同类型区域内循环流化床机组配置储能后的运行情况看,机组速率设定在5MW/min左右即可保证正常运行,保护设备,减少损耗,增加收益。
关键词:电储能;调频技术1 项目实施的必要性某电厂两台机组自2020年生产以来,协调控制系统自动调节系统进行了控制策略修改和参数调整优化,机组协调控制系统稳定,机组协调性能满足电网ACE考核要求。
但目前满足电网ACE考核要求是以牺牲机组寿命、增加机组磨损为代价的,长此以往,势必会对机组的安全稳定运行、超低排放、煤耗等都有较大影响,因此,以机组控制系统优化而换取的调频短期收益方式是不可取的。
据不完全统计,目前,参与AGC调频的机组最低KP值都在4以上,随着已批复剩余试点项目的逐步投运,未来参与AGC竞价调频的机组KP值会要求更高更严。
2 电厂现状2.1 电气主接线两台2×350MW机组接入厂内220kV配电装置,220kV配电装置共3回进线(2回主变,1回起/备变),2回出线,出线接入国网220kV变电站。
储能调频技术在发电厂的应用作者:段建军来源:《中国化工贸易·下旬刊》2018年第09期摘要:在电力生产运营层面,山西省以大型燃煤火电机组做为主要调频资源,而储能的ACE调频效果远好于火电机组,引入相对少量的储能系统,将能够迅速并有效地解决区域电网调频资源不足的问题,对山西电网的ACE调频运行预计将产生明显影响,改善电网运行的可靠性及安全性,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。
关键词:电厂;储能调频;AGC調频1 储能调频的原理和意义1.1 储能系统以提高机组的AGC调节性能为主要目标储能装置接入后,与发电机组原有协调响应电网AGC调度指令,机组与储能装置协调控制逻辑如下:当电网下达AGC调节指令后,机组DCS和储能装置同时接收电网指令,控制机组出力跟踪电网调度指令。
机组和储能装置会同时响应,机组响应较慢,储能装置会快速响应,随着机组的响应,储能装置会根据指令和机组响应情况调整输出或者储存功率,完成一次调节过程,等待下一次调节指令的到来。
其主要目的是为了获得AGC调频补偿。
1.2 储能技术的特征适合于电网ACE调频①在电力系统运行中,自动发电控制(ACE)主要通过实时调节电网中的调频电源的有功出力,实现对电网频率及联络线功率进行控制,解决秒或分钟级短时间尺度的区域电网内的具有随机特性的有功不平衡问题,其对ACE电源性能提出了调节速率快、调节精度高、频繁转换功率调节方向等较高要求;②通常电网ACE调频功能主要由包括以水电、燃气机组以及火电机组的常规电源提供。
由于这些电源均为具有旋转惯性的机械器件组成,将一次能源转换成电能将经历一系列复杂过程,特别是火电机组的ACE调频性能与电网的调节期望比较尚有差距,具体表现为调节的延迟、偏差(超调和欠调)等现象。
2 储能系统需求储能系统机端ACE调频应用中,储能及逆变设备为项目的核心,对储能系统在可靠性、循环寿命、能量效率、充放电时间比,以及外形尺寸方面提出了全面的要求,主要包括:①储能系统需要具备高可靠性、高安全性:火电厂机端应用对储能系统可靠性和安全性提出严格的要求,包括各种正常和电网/机组故障工况下的可靠运行;储能系统应具备完善的故障管理功能,储能系统故障不应当影响机组的正常运行;储能系统应具备完善的防爆、防火、抗震等保护,满足运行安全要求;②储能系统充放电时间比应接近1:1,即储能系统在可利用运行区间内充电功率与放电功率应保持一致,同时具有较高的能量效率;③储能系统应当具有较高的能量效率,这一方面可以降低储能系统运行的用电损耗,另一方面可以提高储能系统的可利用率;④储能系统循环寿命应满足ACE调频应用中,频繁往复充放电要求,满足经济性寿命周期。
火电联合储能调频技术的研究与应用发表时间:2018-08-20T10:14:49.250Z 来源:《电力设备》2018年第7期作者:陈广生[导读] 摘要:与当前普遍应用的火电机组相比,电池储能系统在对充放电功率的控制方面,具有十分显著的优势,其控制精度、响应速度等均远远高于火电机组。
(中节能宁夏新能源股份有限公司宁夏银川 750002)摘要:与当前普遍应用的火电机组相比,电池储能系统在对充放电功率的控制方面,具有十分显著的优势,其控制精度、响应速度等均远远高于火电机组。
因此,将储能系统接入电厂已有的火电机组中,实现火电联合储能调频,能够大大提高电网运行过程中的稳定性以及安全性。
当前我国在火电联合储能调频技术的应用方面,仍处于起步阶段,缺乏足够的经验。
本文以某省发电厂对火联合储能调技术的实际应用为例,对火电联合储能调频技术在实际生产中的具体应用进行了分析研究。
关键词:火电联合储能调频技术;研究;应用1引言随着各国经济的发展,各种资源的消耗量与日俱增,为了保证可持续发展,可再生能源的应用至关重要。
在电力行业,因为可再生能源的应用而造成的调频问题急需解决,火电联合储能调频技术的应用能够有效解决这一问题。
2储能调频现状随着相关技术的发展,在电网中自动发电控制的调频领域中,大容量的储能系统已经开始被应用其中,并且通过多年的理论和实践论证,在美国已得到了比较广泛的应用。
根据纽约州的电力系统的实际运行情况来看,在整体电网的调频容量中,虽然储能调频系统只占到了3.3%,但其负担的调频任务数量却高达23.8%,储能系统在电网中的应用显著降低了电网的调频容量。
目前,我国已开始建设一些工程建设,以期能够通过储能的应用,实现削峰填谷。
大型的火电机组目前仍然是我国北方电源结构的主要部分,其也是调频电源的主要依靠,在这种情况下,火电机组在调节功率方面的压力十分大。
这些繁重且长期的功率调节任务,会使得发电机组的相关设备产生严重的磨损现象,同时也会影响超净排放相关目标的有效实现,对于电力系统的安全高效运行产生了极为严重的不良影响。
火电厂储能调频的应用前景Power Electronics ?电力电子Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程? 225【关键词】调频储能收益1 储能调频必要性当前优质的调频资源非常少,且电网的负荷波动比较大,电网的负荷和火电厂之间的出力偏差就会导致频率的偏移。
而随着我国风光发电市场的逐渐成熟,使得电网短时间内的供需平衡出现了较为严重的问题。
靠现有燃煤机组的惯性调节不能满足要求,而储能可以把频率调整回来,能够在毫秒级中做出响应。
2 电厂储能调频的原理火电机组一般是通过厂用2万伏特线路,经过一次降压,把储能系统接入到厂用电母线,然后再经过一个升压,跟火电机组的2万伏特线路直接并联,最后给上级电网处理。
每次调节时,电网会给火电机组下达一个指令,如果下达功率增加的指令,那么储能系统发电功率和火电机组就会联合出力。
在火电机组自己慢慢感到电网指令功率的时候,储能就退出来了。
整个过程当中,通过控制系统不断计算火电厂的出力和电网调度指令之间的偏差,然后反馈给储能系统。
同时,储能系统的起始状态不能处于满电状态,一般处在60%左右的状态。
系统的主要二次控制原理,当AGC 调度的指令发出来以后,和DCS 系统算出来功率偏差直接给储能系统,控制储能系统出力。
3 电厂储能调频投资方式有关火电厂调频的细则有两个:分摊和补偿。
电厂调频的主要投资方式,一般包括第三方投资,而火电厂很少参与投资,但是这个也不是绝对的。
火电厂和投资方一般要分摊,就是把补偿收益进行分成,一般投资方是拿收益的大头的。
储能的应用主要包括三个方面:发电侧、火电厂储能调频的应用前景文/潘冬辉鞠振河电网侧、用户侧。
对一个火电厂调频系统,这个投资也不完全在电池上,用户侧和电网侧的储能系统,一般来说电池TCS 设备投资比重大;而对于火电厂来说,往往是电池和PCS ,这些设备投资比重大概是50%,另一半投资在工程上,包括控制系统的控制策略等等。
火力发电厂储能调频系统应用研究作者:张玉林来源:《中国电气工程学报》2019年第09期摘要:本文通过查阅大量的资料,对储能调频技术特征、储能调频系统构成进行了研究,对电储能调频实施方案中的电储能容量配置、电储能系统接入方式、机组RTU系统改造等进行了总结,并对运行性能结果与经济性效果进行分析,促进火力发电厂储能调频系统的优化发展。
关键词:火力发电厂;储能调频;系统;应用1 储能调频必要性当前优质的调频资源非常少,且电网的负荷波动比较大,电网的负荷和火电厂之间的出力偏差就会导致频率的偏移。
而随着我国风光发电市场的逐渐成熟,使得电网短时间内的供需平衡出现了较为严重的问题。
靠现有燃煤机组的惯性调节不能满足要求,而储能可以把频率调整回来,能够在毫秒级中做出响应。
2 火电厂储能调频系统技术分析2.1 火电厂储能调频技术特征自动发电控制(AGC)通过实时调节电网中机组的有功出力,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。
目前电网AGC调频功能主要由水电、燃气机组以及火电机组提供。
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,具体表现为调节的延迟、偏差(超调和欠调)等现象。
而适用于电网AGC调频的储能系统,在额定功率范围内,可以在1s内、以99%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求,即调节反向、调节偏差以及调节延迟等问题将不会出现。
2.2 储能调频系统构成储能系统主要由锂电池(含BMS)、双向功率变换装置等核心设备组成,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。
⑥SCADA数据采集与监视控制系统。
⑦系统的防雷及接地装置。
⑧集装箱房土建基础及辅助设施。