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山东电力科学研究院:储能+火电,联合参与电力系统调频技术

特普生科技 特普生科技 2023-08-05 12 250

一、火电与储能联合调频的背景和意义

1、国家战略

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2、新能源的快速发展

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3、新能源装机规模迅速增长

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4、高比例新能源接入给电网带来挑战


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二、电网调频技术

电网频率是交流电网的传输频率,对于电力系统的稳定运行具有重要意义,也是电网调度赖以控制电力系统运行的核心参数。频率一旦偏差过大就会造成电网崩溃,甚至导致大面积停电。

但新能源具有高装机、低电量、弱保障、 随机特性,与同容量火电相比,可发电量约为1/3~1/4保证出力约为1/20倍、功率波动与火电可调出力相当,在现有条件下,随着新能源电量占比的提高常规火电效率效益随之下降,电网可靠容量缺口不断增大。电力系统的频率波动的概率也不断加大。

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三、储能技术发展

储能是指将能量转化为可储存的形式

并在需要时将其释放以进行使用的过程。储能系统可以将不稳定或间歇性的能源来源转化为更可靠、可控的能源,以满足各种应用的需求。储能技术在电力系统、交通、工业和消费电子等领域具有广泛的应用。

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储能技术的应用模式

储能有助于满足电力系统在灵活调节能力上的需求各种储能技术在不同领域具有特定的功能,使其成为保障不同时间尺度电力平衡的有效途径储能的三个重要参数决定了其应用场景功率容量。

· 额定续航时间(配置)

· 出力额次 (实际运行)

根据不同参数,不同储能在电力系统内应用场景可分为毫秒级至周以上级。

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四、火电机组调频

电力系统频率变化的直接原因是发电侧输出功率和负荷侧需求功率不平衡造成的。当发电侧的输出功率与用户侧的需求负荷出现功率差值时就会导致电力系统的频率出现变化

为了能够尽量满足电力系统的负荷需求,减少清洁能源不稳定性带来的影响,需要从机组侧出发,采取调频措施并根据负荷需求调整发电机输出功率。常用的调频措施主要有一次调频和二次调频。

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火电机组参与电网一次调频原理

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火电机组一次调频过程

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火电机组参与电网二次调频原理

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火电机组一、二次调频对比

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一次调频性能评价

按照《电力系统网源协调技术导则》(GB/T 40594-2021)、《并网电源一次调频技术规定及试验导则》(GB/T40595-2021) 等相关标准要求机组参与一次调频的响应时间应小于2s;机组一次调频的负荷响应速度应满足:达到75%目标负荷的时间不大于达到90% 目标负荷的时间不大于15s,30s;机组参与一次调频的稳定时间小于45s。

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二次调频性能评价

AGC指令呈台阶状频繁变化,机组有功功率跟随AGC指令进行调节,AGC指令一个台阶就是一次调节过程。评价火电机组AGC性能的指标有4个,分别是: 

①调节速率指标K1

②调节精度指标K2

③响应时间指标K3

④综合性能指标KP

省调当天会向电厂反馈前一天性能指标的平均值,并根据机组的性能指标对机组进行考核。

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五、储能与火电机组联合调频策略

1、联合调频政策支撑

国家能源局各地区监管局制定“两个细则”,明确规定了并网运行机组AGC调节性能以及参与辅助服务发生的补偿办法。储能与火电联合调频,可以有效地提升发电机组调频能力,进而:

· 减少一次调频考核

· 获取AGC补偿收益

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联合调频原理与技术


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储能与火电机组联合参与电网调频先进策略


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六、储能与火电机组联合调频的推广与应用

《“十四五”新型储能发展实施方案》、《关于加快推动新型储能发展的指导意见》以及山东两个细则修订版的推出。表明储能对实现双碳目标、提升电网调频能力的重要意义,对火储联合调频发展具有重要指导意义。

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山东电网应用情况

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联合调频推广前景

目前运行模式以“减少一次调频考核电量”+“增加AGC有偿调频辅助服务收益”为主。随着惯量、一次调频、爬坡等辅助服务市场新交易品种的不断丰富,有望进一步拓宽盈利渠道。

特普生,成立于2011年,是国家高新技术、专精特新企业。主要研制NTC芯片热敏电阻温度传感器储能线束储能CCS集成采集母排储能模组铝巴等温度采集产品系列。一体化研制、一致性品质的特普生,竞争力优势明显:自主研制NTC芯片核心技术及实现医用0.3%精度;专利百项,保留不公开技术2项;为全球新能源产品、大消费品与工业品提供了定制化的温度采集技术。

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