電池儲(chǔ)能聯(lián)合傳統(tǒng)電源調(diào)頻的應(yīng)用探討

沈 強(qiáng)，丁愛(ài)文，盛樹(shù)浩，霍自勇

（1.浙江普星德能然氣發(fā)電有限公司，浙江湖州 313200；2.浙江普星安吉燃機(jī)熱電有限公司，浙江湖州 313200；3.浙江普星京興然氣發(fā)電有限公司，浙江湖州 313200）

引言

由于光伏、風(fēng)電等可再生能源出力具有可變性、間歇性等特點(diǎn)[1-3]，功率輸出變化劇烈，系統(tǒng)負(fù)荷、有功出力間的動(dòng)態(tài)出現(xiàn)不平衡狀態(tài)，甚至影響電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定，導(dǎo)致系統(tǒng)頻率差，需要通過(guò)電網(wǎng)AGC調(diào)頻，以滿足可再生能源入網(wǎng)需求，并提升可配置儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)一步消化吸納新能源的能力。

1 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻的原理

從電網(wǎng)安全、區(qū)域功率等角度考慮，一次、二次調(diào)頻都非常重要，缺一不可。因電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，潮流控制精度要求較高，電網(wǎng)須二次調(diào)頻功能的支持，進(jìn)行無(wú)差調(diào)節(jié)，讓電網(wǎng)關(guān)鍵潮流點(diǎn)的功率、頻率滿足要求；系統(tǒng)發(fā)生一次情況時(shí)，須一次調(diào)頻的快速支持維持系統(tǒng)穩(wěn)定[2-4]。

接入儲(chǔ)能裝置后，電網(wǎng)下達(dá)AGC調(diào)節(jié)指令至電廠RTU后，儲(chǔ)能裝置、機(jī)組DCS接收電網(wǎng)RTU，轉(zhuǎn)發(fā)AGC指令，控制機(jī)組出力對(duì)電網(wǎng)調(diào)度指令進(jìn)行跟蹤。

1.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)一次調(diào)頻原理

系統(tǒng)頻率因系統(tǒng)負(fù)荷等變化時(shí)，要求電網(wǎng)頻率變化量△f、有功功率變化量△PG1滿足一定的特性關(guān)系，即功率的變化量能補(bǔ)償頻率的變化量。電網(wǎng)的有功功率變化可以是改變發(fā)電機(jī)的出力，也可以是利用其他設(shè)備諸如儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電來(lái)調(diào)節(jié)電網(wǎng)功率。當(dāng)系統(tǒng)頻率下降時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)放電，釋放電能于電網(wǎng)，使電網(wǎng)的有功功率上升；當(dāng)系統(tǒng)頻率上升時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)充電，從電網(wǎng)吸收電能，使電網(wǎng)的有功功率下降。

1.2 儲(chǔ)能系統(tǒng)二次調(diào)頻原理

調(diào)度控制方式下，儲(chǔ)能系統(tǒng)二次調(diào)頻的有功功率變化量△PG2通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由調(diào)度自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）自動(dòng)給定。給定功率變化時(shí)，通過(guò)下位機(jī)儲(chǔ)能系統(tǒng)向儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率與容量控制系統(tǒng)發(fā)送調(diào)功指令，發(fā)出或吸收調(diào)度所指定的有功功率，以完成二次調(diào)頻的有功功率變化。

2 儲(chǔ)能調(diào)頻應(yīng)用實(shí)例

在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，AGC實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)調(diào)頻電源的有功出力，控制聯(lián)絡(luò)線功率、電網(wǎng)頻率，對(duì)分鐘甚至秒級(jí)短時(shí)間尺度區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)的隨機(jī)特性的有功不平衡問(wèn)題給予解決，電網(wǎng)的調(diào)節(jié)期望、火電機(jī)組的AGC調(diào)頻性能并未達(dá)到完美結(jié)合地步，存在調(diào)節(jié)延遲等方面不足。圖1為某燃煤電廠一臺(tái)火電機(jī)組的（未有儲(chǔ)能聯(lián)合調(diào)頻參與）實(shí)際跟蹤電網(wǎng)AGC指令進(jìn)行功率調(diào)節(jié)過(guò)程。

圖2為同臺(tái)火電機(jī)組儲(chǔ)能聯(lián)合AGC調(diào)頻響應(yīng)過(guò)程。相對(duì)于圖1，儲(chǔ)能聯(lián)合的AGC指令曲線、AGC跟蹤曲線基本重合，不會(huì)發(fā)生調(diào)節(jié)偏差等問(wèn)題。儲(chǔ)能聯(lián)合的純火電機(jī)組不如綜合AGC調(diào)節(jié)性能。

3 存在問(wèn)題及策略改進(jìn)

在實(shí)際工程中，若火電機(jī)組出力、儲(chǔ)能系統(tǒng)出力響應(yīng)配合不當(dāng)，易引起其能量對(duì)沖。儲(chǔ)能調(diào)節(jié)受容量所限，如不配置合適容量、管理電量，易導(dǎo)致其工況長(zhǎng)時(shí)間尺度下無(wú)法進(jìn)行。改進(jìn)的策略為：一是進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)，指派調(diào)頻需求的低頻、高頻部分給傳統(tǒng)機(jī)組、儲(chǔ)能資源共同承擔(dān)；二是根據(jù)電網(wǎng)調(diào)節(jié)需求的變化，在AGC機(jī)組指令優(yōu)化結(jié)構(gòu)上靈活分配儲(chǔ)能調(diào)節(jié)指令。

4 結(jié)束語(yǔ)

電池儲(chǔ)能系統(tǒng)具有極快的響應(yīng)速度，尤其適合于調(diào)頻，更快的響應(yīng)自然會(huì)使頻率控制更精確和高效。聯(lián)合調(diào)頻能有效地提升以火電為主的電力系統(tǒng)的整體AGC調(diào)頻能力，讓調(diào)頻控制能夠更有效地滿足調(diào)頻的相關(guān)要求。因此在實(shí)踐中應(yīng)綜合儲(chǔ)能成本和調(diào)節(jié)效果優(yōu)化配置儲(chǔ)能，不斷提高運(yùn)行效果。