电池储能联合传统电源调频的应用探讨

2020-12-28丁爱文盛树浩霍自勇

电工材料 2020年6期

沈强，丁爱文，盛树浩，霍自勇

（1.浙江普星德能然气发电有限公司，浙江湖州 313200；2.浙江普星安吉燃机热电有限公司，浙江湖州 313200；3.浙江普星京兴然气发电有限公司，浙江湖州 313200）

引言

由于光伏、风电等可再生能源出力具有可变性、间歇性等特点[1-3]，功率输出变化剧烈，系统负荷、有功出力间的动态出现不平衡状态，甚至影响电网的频率稳定，导致系统频率差，需要通过电网AGC调频，以满足可再生能源入网需求，并提升可配置储能系统进一步消化吸纳新能源的能力。

1 电池储能系统调频的原理

从电网安全、区域功率等角度考虑，一次、二次调频都非常重要，缺一不可。因电网结构复杂，潮流控制精度要求较高，电网须二次调频功能的支持，进行无差调节，让电网关键潮流点的功率、频率满足要求；系统发生一次情况时，须一次调频的快速支持维持系统稳定[2-4]。

接入储能装置后，电网下达AGC调节指令至电厂RTU后，储能装置、机组DCS接收电网RTU，转发AGC指令，控制机组出力对电网调度指令进行跟踪。

1.1 储能系统一次调频原理

系统频率因系统负荷等变化时，要求电网频率变化量△f、有功功率变化量△PG1满足一定的特性关系，即功率的变化量能补偿频率的变化量。电网的有功功率变化可以是改变发电机的出力，也可以是利用其他设备诸如储能系统的充放电来调节电网功率。当系统频率下降时，储能系统放电，释放电能于电网，使电网的有功功率上升；当系统频率上升时，储能系统充电，从电网吸收电能，使电网的有功功率下降。

1.2 储能系统二次调频原理

调度控制方式下，储能系统二次调频的有功功率变化量△PG2通过计算机监控系统由调度自动发电控制（AGC）自动给定。给定功率变化时，通过下位机储能系统向储能系统的功率与容量控制系统发送调功指令，发出或吸收调度所指定的有功功率，以完成二次调频的有功功率变化。

2 储能调频应用实例

在电力系统运行中，AGC实时调节调频电源的有功出力，控制联络线功率、电网频率，对分钟甚至秒级短时间尺度区域电网内的随机特性的有功不平衡问题给予解决，电网的调节期望、火电机组的AGC调频性能并未达到完美结合地步，存在调节延迟等方面不足。图1为某燃煤电厂一台火电机组的（未有储能联合调频参与）实际跟踪电网AGC指令进行功率调节过程。

图2为同台火电机组储能联合AGC调频响应过程。相对于图1，储能联合的AGC指令曲线、AGC跟踪曲线基本重合，不会发生调节偏差等问题。储能联合的纯火电机组不如综合AGC调节性能。

3 存在问题及策略改进

在实际工程中，若火电机组出力、储能系统出力响应配合不当，易引起其能量对冲。储能调节受容量所限，如不配置合适容量、管理电量，易导致其工况长时间尺度下无法进行。改进的策略为：一是进一步优化结构，指派调频需求的低频、高频部分给传统机组、储能资源共同承担；二是根据电网调节需求的变化，在AGC机组指令优化结构上灵活分配储能调节指令。