干货 | 储能如何为火电调频“开外挂”?


来源:光伏头条(微信号 PV-2005)   时间:2020-10-16 11:42:12


近年来,火储调频凭借“调节速率快、精度高、响应时间短”的优势在业内广为称道。我国火储调频已成为国内化学储能产业中为数不多的率先实现商业化的领域。

与此同时,为保障电网经济安全运行,促进光伏、风电等新能源消纳,全国多个省份均出台了相关文件鼓励发电企业参与深调、调频等辅助服务。

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?发展成熟的火储调频,是否能够给新能源电站加装储能带来一些借鉴呢?戳本文了解!

一、火电厂加装储能为何备受青睐?

主要原因有两个:

一是火电机组调频自身存在的问题——响应延时长,功率爬坡速度慢,稳态精度低,调频性能差,且机组参与AGC调节任务造成了发电成本增加、设备磨损等一系列问题。

二是储能系统调频的巨大优势——具有毫秒级精确控制充放电的能力,调节速率快 、精度高、响应时间短、双向调节能力强等优势。

所以 ,火电+储能系统联合调频是最有效的方式之一,能够迅速并有效地解决区域电网调频资源不足的问题,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。

二、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,机组AGC调频的补偿收益也越好。

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,最终提高了火储联合调频综合性能指标K值。

三、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。火电厂安装储能,安全至关重要。因为,储能系统安装在电厂内,必须要保证机组运行安全,储能系统投切运行或出现故障不能影响机组安全运行。

对于投资商,必须保障高收益。储能系统容量配置大小直接关系到收益和投资回收期,所以投资商要考虑系统初始投资,还要考虑运维更换成本。

所以,为了获取更高AGC收益,需要对储能系统容量进行多维仿真和优化设计,选择性价比高储能系统容量,提高火储联合调频综合调节性能。

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。储能系统主要采用以下关键技术:

1)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:

有些电厂由于功率调节需求偏多、机组性能的差异等因素,传统配置导致调节性能K值无法大面积提高;同时,0.5h的电池容量配置,储能日等效循环达到5-6次以上,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。

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,结合机组出力、AGC指令对储能系统容量配置选择进行多维仿真和反复测算验证,最终采用了最优化容量——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。

广东恒益电厂20MW/10MWh储能AGC调频项目

2) 安全要求高

储能系统安全,系统集成商需要重点对直流侧和交流涉网的安全进行全面管理,确保系统自身安全以及安全稳定运行。

目前,阳光电源在设计火储调频项目时,对储能系统集成采用了四级电池管理、多级熔断、快速联动等保护机制,确保直流侧的安全;交流侧按照综合保护+纵联差动+线路光差等,进行多重保护。

一句话总结就是:储能系统投切运行或出现故障的情况下,仍能保证机组安全可靠运行。

3)K值直接影响收益

由于机组的调节性能和出力特性会不断变换,电网的AGC大指令也会季节性的或者日无规律的发生变化,同时需要充分考虑储能电池的使用寿命,所以要求火储系统的EMS控制策略需要具备自适应和自调整的功能,将K值提高发挥到极致,实现储能系统经济收益最大化。

4)电网支撑技术

储能系统具备高低穿功能,同时还能实现一次、二次调频和快速功率控制等多种运行模式。快速响应电网调度,支撑电网能力更强。

如今,储能参与调频已成为最优质调频资源,并在全球主要电力市场实现了规模化应用。随着新能源渗透率提升,未来储能参与新能源的调频也必将成电力调频的主要手段之一,火储调频的发展,对新能源配置储能无疑起到了积极的示范作用。

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