火儲(chǔ)調(diào)頻系統(tǒng)集成分析報(bào)告

1、Times : 2022.09火電儲(chǔ)能調(diào)頻系統(tǒng)集成隸屬于中國(guó)電氣裝備集團(tuán)，央企控股，西電集團(tuán)上市公司寶光股份+清華大學(xué)技術(shù)團(tuán)隊(duì)共同組成公司介紹北京寶光智中能源科技有限公司技術(shù)于清華大學(xué)電機(jī)系院士團(tuán)隊(duì)熱備用配合新能源接入電能質(zhì)量管理阻尼功率振蕩多目標(biāo)多控制 模式協(xié)調(diào)輸出控制削峰填谷系統(tǒng)調(diào)頻無(wú)功支撐孤島運(yùn)行調(diào)用相應(yīng) 功能模塊481 62 02 44 05 55 04 56 01 2時(shí) 間 ( h )負(fù)荷(MW)實(shí) 際 負(fù) 荷 次 預(yù) 測(cè) 和 優(yōu) 化 結(jié) 果 滾 動(dòng) 預(yù) 測(cè) 和 優(yōu) 化 結(jié)果A孤 島2 M W 儲(chǔ) 能 站2 M補(bǔ) 償 母 線電 容 負(fù) 荷1 1 0 k V # 1 # 2 # 3 碧

2、 嶺 站1 0 k V1 M3 MB1 0 k V 饋 線10.980.960.940.920.90.880.861.061.041.020.5 1 1.5 2 2.5 3時(shí)間(s)逆變器端電壓(標(biāo)幺)負(fù)荷0.85MW+0.21MVar 負(fù) 荷0.85MW+0.15MVar 負(fù)荷 0.85MW+0.26MVar限 幅K 死 區(qū) 儲(chǔ) 能 系 統(tǒng)11 T sR充 放 電 控 制S O C PPreff reff local負(fù) 荷 參 考 設(shè) 定 值碧 嶺 站 f儲(chǔ) 能 系 統(tǒng) 動(dòng) 態(tài) 無(wú) 功 支 撐控 制 仿 真0 .02 .04 .06 .08 .010 .0 12 .00 MV A1 MV A

3、電 壓 有 效 值 （ kV）5 MV A無(wú)功支撐系統(tǒng)調(diào)頻孤島運(yùn)行4x 1 0051 01 52 02 53 03 . 6 3 . 6 1 3 . 6 2 3 . 6 3 3 . 6 4 3 . 6 5 3 . 6 6 3 . 6 7 3 . 6 8 3 . 6 9時(shí) 間 ( s )功率波動(dòng)量(MW)原 始 波 動(dòng) 量A K F 1 A K F 2 D F C D R LZ電 池 儲(chǔ) 能 系 統(tǒng)B E S S負(fù) 荷L模 擬Z l o a d 電 壓跌 落負(fù)荷母線諧 波 治 理中 間 級(jí) 控 制P I 控 制P W M 脈 沖 發(fā) 生 器內(nèi) 部 級(jí) 控 制1 s T 11 s T 21s T i

4、1X T1K D11 s T sI SV ref+V - + + + -K 31 s T 31 s T 41 s T 5K 4 s T 6 s T 7高 通 濾 波PV d a m p + -熱備用平滑風(fēng)電電能質(zhì)量治理無(wú)窮大系統(tǒng)母線 外 部 級(jí) 控 制380V電 壓 跌 落 治 理阻尼振蕩K p1 s T pVT電力輔助服務(wù)電力輔助服務(wù)：指為維持電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，或恢復(fù) 系統(tǒng)安全，以及為保證電能供應(yīng)，滿足電壓、頻率質(zhì)量等要求 所需要的一系列服務(wù)。電力輔助服務(wù)的種類：有功平衡服務(wù)、無(wú)功平衡服務(wù)、事 故應(yīng)急及恢復(fù)服務(wù)。相關(guān)政策支持頂層產(chǎn)業(yè)政策：國(guó)家能源局正式發(fā)布電力并網(wǎng)運(yùn)行管理規(guī)定和電力輔助服

5、務(wù)管理辦法地方細(xì)則落實(shí)：南方區(qū)域電力并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則南方區(qū)域電力輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則2022.6華中區(qū)域湖北、江西、重慶電力調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)交易規(guī)則（征求意見稿）2022.6山東省電力輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則（2022年修訂版征求意見）2022.7華東區(qū)域電力輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則模擬運(yùn)行稿 2022.8火電廠儲(chǔ)能輔助調(diào)頻需求的提出火電機(jī)組調(diào)頻的固有缺陷儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)能+火電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻儲(chǔ)能系統(tǒng)聯(lián)合火電機(jī)組調(diào)頻優(yōu)勢(shì)采用先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行調(diào)頻是未來(lái)電力行業(yè)發(fā)展方向；大幅提高電廠發(fā)電機(jī)組AGC調(diào)頻水平，使其成為電網(wǎng)最優(yōu)質(zhì)的調(diào)頻電源之一；儲(chǔ)能系統(tǒng)具有快速（秒級(jí)）精確（大于99%）的有功調(diào)節(jié)能力；儲(chǔ)能系

6、統(tǒng)調(diào)節(jié)效果遠(yuǎn)超火電機(jī)組；提高機(jī)組運(yùn)行安全性提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性影響對(duì)電廠機(jī)組影響火電廠儲(chǔ)能輔助調(diào)頻系統(tǒng)集成方案火電廠儲(chǔ)能輔助調(diào)頻市場(chǎng)已經(jīng)迅速發(fā)展，是目前電力輔助服務(wù)市場(chǎng)具備成熟商業(yè)模式，有利于推廣運(yùn)行?；痣姀S儲(chǔ)能輔助調(diào)頻系統(tǒng)安全評(píng)估儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)電廠的安 全評(píng)估短路電流計(jì)算分析接入電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)后短路電流變化情況，電廠原 6kV 母線進(jìn)線及各出線斷路器是 否滿足短路電流開斷要求，是否需要進(jìn)行調(diào)整。高廠變負(fù)荷容量分析根據(jù)電廠提供的數(shù)據(jù)分析儲(chǔ)能投入后，高廠變?nèi)萘渴欠駶M足要求，在廠用電負(fù)荷較高時(shí) 是否存在重載或者過(guò)載情況；在廠用電負(fù)荷較低時(shí)是否存在倒送功率情況，如何解決對(duì)廠內(nèi)原有設(shè)備保護(hù)影響分

7、析分別對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)接入后對(duì)機(jī)組保護(hù)、廠用電保護(hù)影響分析儲(chǔ)能系統(tǒng)保護(hù)適用性分析對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)保護(hù)配置進(jìn)行分析，保證保護(hù)配合的合理性儲(chǔ)能系統(tǒng)接入對(duì)電網(wǎng) 的安全評(píng)估對(duì)電能質(zhì)量影響分別分析諧波、電壓波動(dòng)和閃變的影響儲(chǔ)能本體安全評(píng)估BMS保護(hù)邏輯、儲(chǔ)能系統(tǒng)SOC算法及均衡策 略杜絕了因電芯過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流以及溫度超限所帶來(lái)的安全問(wèn)題電氣設(shè)計(jì)保護(hù)機(jī)制從器件選型、電纜選型、電氣聯(lián)動(dòng)、消防聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)等方面保證電氣故障情況下避免發(fā)生 熱失控事先全面評(píng)估是保證儲(chǔ)能系統(tǒng)安全建設(shè)和運(yùn)行的重要保障儲(chǔ)能容量選擇儲(chǔ)能功率儲(chǔ)能容量時(shí)長(zhǎng)儲(chǔ)能本體選型考慮到實(shí)際使用的效果、成本及 安全可靠性，一般采用：磷酸鐵鋰電化學(xué)儲(chǔ)能磷酸鐵鋰+飛輪混合

8、儲(chǔ)能磷酸鐵鋰+超容混合儲(chǔ)能功率型磷酸鐵鋰：飛輪儲(chǔ)能超級(jí)電容儲(chǔ)能電池系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)儲(chǔ)能電池系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)并網(wǎng)開關(guān)接入廠用電系統(tǒng)（6kV或者10kV），需提前考慮高廠變?nèi)萘窟\(yùn)行方式可采用“一拖二”或者“二拖二”電氣二次系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)擴(kuò)容RTU系統(tǒng)DCS系統(tǒng)PMU系統(tǒng)RTU系統(tǒng)接入方案：在保證速度和網(wǎng)絡(luò)安全為原則的基礎(chǔ)上通過(guò)通訊接口連接，上傳 儲(chǔ)能系統(tǒng)信號(hào)，并接收調(diào)度AGC指令等信息。DCS系統(tǒng)接入方案：優(yōu)先采用硬接線，接入機(jī)組功率等信息高壓電氣保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案：并網(wǎng)開關(guān)配置光纖差動(dòng)保護(hù)，儲(chǔ)能高壓開關(guān)配置站用 變保護(hù)儲(chǔ)能EMS&SCADA系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)儲(chǔ)能EMS&SCADA系統(tǒng)方

9、案設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)采用分層架構(gòu)設(shè)計(jì)，監(jiān)控層+控制層；監(jiān)控層由應(yīng)用服務(wù)器、歷史服務(wù)器、工程師站、 維護(hù)工作站及打印機(jī)組成；支持雙網(wǎng)冗 余配置模式；控制層采用分層控制模式，實(shí)現(xiàn)總協(xié)調(diào)控制器 與分協(xié)調(diào)控制器的聯(lián)合控制策略總協(xié)調(diào)控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)度功率預(yù)測(cè)指令 的接收，根據(jù)各個(gè)分協(xié)調(diào)控制器上送的 電池和PCS運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)控制， 實(shí)現(xiàn)功率指令分配；分協(xié)調(diào)控制器采用雙網(wǎng)組網(wǎng)，分快數(shù)據(jù) 網(wǎng)和慢數(shù)據(jù)網(wǎng)，接收總協(xié)調(diào)控制器的指 令并執(zhí)行PCS控制儲(chǔ)能EMS&SCADA系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)控制器采集機(jī)組DCS、RTU、并 網(wǎng)開關(guān)柜、電池分控子系統(tǒng)BAMS、PCS子系統(tǒng)數(shù)據(jù)，根據(jù)調(diào)度下發(fā)AGC 指令及電池運(yùn)行狀態(tài)下達(dá)功率

10、分配命 令采集網(wǎng)、協(xié)調(diào)控制器采用冗余配置；采用快速網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)控制數(shù)據(jù)通信；就地開關(guān)柜通過(guò)通信管理機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息 采集和轉(zhuǎn)發(fā)；火電儲(chǔ)能輔助調(diào)頻EMS協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)：需要研究解決的實(shí)際問(wèn)題：儲(chǔ)能調(diào)節(jié)如何適應(yīng)機(jī)組的調(diào)節(jié)速率不穩(wěn)定性控制；PCS功率分配；電池SOC均衡策略；大指令的跟蹤策略；一次調(diào)頻響應(yīng)策略；火儲(chǔ)調(diào)頻EMS關(guān)鍵技術(shù)火電機(jī)組（慢過(guò)程） 熱工機(jī)電電池+PCS（快過(guò)程） 電化學(xué)反應(yīng) 電力電子變換儲(chǔ)能EMSAGC指令（隨機(jī)過(guò)程）儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)速率跟蹤策略：動(dòng)態(tài)速率跟蹤仿真模型，結(jié)合儲(chǔ)能系 統(tǒng)預(yù)測(cè)曲線，以及與調(diào)度端AGC控制策略 的高效協(xié)同，綜合建立儲(chǔ)能與電廠機(jī)組協(xié) 調(diào)運(yùn)行的最優(yōu)控制模型，利用人工智能算

11、法迭代進(jìn)行滾動(dòng)求解，得到對(duì)儲(chǔ)能的最優(yōu) 控制策略?；饍?chǔ)調(diào)頻EMS關(guān)鍵技術(shù)火儲(chǔ)調(diào)頻EMS關(guān)鍵技術(shù)電池多單元SOC智能均衡策略：通過(guò)對(duì)電池單元電壓、溫度、SOC運(yùn)行特性曲線分析，建立一種SOC動(dòng)態(tài)多層級(jí)均衡策略 模型，在AGC調(diào)頻及空閑時(shí)進(jìn)行多次SOC均衡，實(shí)現(xiàn)SOC均衡最優(yōu)化，保證儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全運(yùn) 行及調(diào)節(jié)效果。PCS功率分配策略依據(jù)電池的SOC/SOE以及PCS 的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)PCS的功率響應(yīng) 閉環(huán)控制分配策略，在不同的狀態(tài) 下實(shí)現(xiàn)電池充放電的均衡控制火儲(chǔ)調(diào)頻EMS關(guān)鍵技術(shù)控制模式多樣化：EMS采用多種控制模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)不同的判定策略，保證儲(chǔ)能系統(tǒng)在多種控制模式下 的穩(wěn)定控制火儲(chǔ)調(diào)頻EMS

12、關(guān)鍵技術(shù)一次調(diào)頻與AGC的配合：EMS設(shè)置不同頻率狀態(tài)及AGC指令模式下，EMS不同的判定策略，保證儲(chǔ)能系統(tǒng)在 完成AGC穩(wěn)定控制的同時(shí)，也能兼顧一次調(diào)頻，不能出現(xiàn)誤調(diào)節(jié)及反向調(diào)節(jié)情況?；饍?chǔ)調(diào)頻EMS關(guān)鍵技術(shù)EMS站級(jí)安全控制策略：高廠變低壓側(cè)限流和反送電策略：防止在儲(chǔ)能系統(tǒng)充電時(shí)出現(xiàn)高廠變低壓側(cè) 過(guò)流，放電時(shí)高廠變反送電情況。消防聯(lián)動(dòng)安全策略：EMS系統(tǒng)與儲(chǔ)能消防系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)機(jī)制，在火災(zāi)發(fā)生時(shí) 及時(shí)切斷帶電線路及設(shè)備，保護(hù)系統(tǒng)安全。運(yùn)行效果（廣東韶關(guān)電廠330MW機(jī)組9MW/4.5MWh）運(yùn)行性能指標(biāo)（綜合K值）和收益均居市場(chǎng)前列火儲(chǔ)調(diào)頻項(xiàng)目案例廣東平海電廠1000MW機(jī)組30MW/15MWh）火儲(chǔ)調(diào)頻項(xiàng)目案例廣東華潤(rùn)南沙電廠330MW機(jī)組9.6MW/4.8MWh）火儲(chǔ)調(diào)頻項(xiàng)目案