火储调频系统集成分析报告

1、Times : 2022.09火电储能调频系统集成隶属于中国电气装备集团，央企控股，西电集团上市公司宝光股份+清华大学技术团队共同组成公司介绍北京宝光智中能源科技有限公司技术于清华大学电机系院士团队热备用配合新能源接入电能质量管理阻尼功率振荡多目标多控制 模式协调输出控制削峰填谷系统调频无功支撑孤岛运行调用相应 功能模块481 62 02 44 05 55 04 56 01 2时 间 ( h )负荷(MW)实 际 负 荷 次 预 测 和 优 化 结 果 滚 动 预 测 和 优 化 结果A孤 岛2 M W 储 能 站2 M补 偿 母 线电 容 负 荷1 1 0 k V # 1 # 2 # 3 碧

2、 岭 站1 0 k V1 M3 MB1 0 k V 馈 线10.980.960.940.920.90.880.861.061.041.020.5 1 1.5 2 2.5 3时间(s)逆变器端电压(标幺)负荷0.85MW+0.21MVar 负 荷0.85MW+0.15MVar 负荷 0.85MW+0.26MVar限 幅K 死 区 储 能 系 统11 T sR充 放 电 控 制S O C PPreff reff local负 荷 参 考 设 定 值碧 岭 站 f储 能 系 统 动 态 无 功 支 撑控 制 仿 真0 .02 .04 .06 .08 .010 .0 12 .00 MV A1 MV A

3、电 压 有 效 值 （ kV）5 MV A无功支撑系统调频孤岛运行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时 间 ( s )功率波动量(MW)原 始 波 动 量A K F 1 A K F 2 D F C D R LZ电 池 储 能 系 统B E S S负 荷L模 拟Z l o a d 电 压跌 落负荷母线谐 波 治 理中 间 级 控 制P I 控 制P W M 脉 冲 发 生 器内 部 级 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 滤 波PV d a m p + -热备用平滑风电电能质量治理无穷大系统母线 外 部 级 控 制380V电 压 跌 落 治 理阻尼振荡K p1 s T pVT电力辅助服务电力辅助服务：指为维持电力系统安全稳定运行，或恢复 系统安全，以及为保证电能供应，满足电压、频率质量等要求 所需要的一系列服务。电力辅助服务的种类：有功平衡服务、无功平衡服务、事 故应急及恢复服务。相关政策支持顶层产业政策：国家能源局正式发布电力并网运行管理规定和电力辅助服

5、务管理办法地方细则落实：南方区域电力并网运行管理实施细则南方区域电力辅助服务管理实施细则2022.6华中区域湖北、江西、重庆电力调频辅助服务市场交易规则（征求意见稿）2022.6山东省电力辅助服务管理实施细则（2022年修订版征求意见）2022.7华东区域电力辅助服务管理实施细则模拟运行稿 2022.8火电厂储能辅助调频需求的提出火电机组调频的固有缺陷储能系统的优势储能+火电机组联合调频储能系统联合火电机组调频优势采用先进储能技术进行调频是未来电力行业发展方向；大幅提高电厂发电机组AGC调频水平，使其成为电网最优质的调频电源之一；储能系统具有快速（秒级）精确（大于99%）的有功调节能力；储能系

6、统调节效果远超火电机组；提高机组运行安全性提高机组运行经济性对系统稳定性影响对电厂机组影响火电厂储能辅助调频系统集成方案火电厂储能辅助调频市场已经迅速发展，是目前电力辅助服务市场具备成熟商业模式，有利于推广运行。火电厂储能辅助调频系统安全评估储能系统对电厂的安 全评估短路电流计算分析接入电化学储能系统后短路电流变化情况，电厂原 6kV 母线进线及各出线断路器是 否满足短路电流开断要求，是否需要进行调整。高厂变负荷容量分析根据电厂提供的数据分析储能投入后，高厂变容量是否满足要求，在厂用电负荷较高时 是否存在重载或者过载情况；在厂用电负荷较低时是否存在倒送功率情况，如何解决对厂内原有设备保护影响分

7、析分别对储能系统接入后对机组保护、厂用电保护影响分析储能系统保护适用性分析对储能系统保护配置进行分析，保证保护配合的合理性储能系统接入对电网 的安全评估对电能质量影响分别分析谐波、电压波动和闪变的影响储能本体安全评估BMS保护逻辑、储能系统SOC算法及均衡策 略杜绝了因电芯过充、过放、过流以及温度超限所带来的安全问题电气设计保护机制从器件选型、电缆选型、电气联动、消防联动设计等方面保证电气故障情况下避免发生 热失控事先全面评估是保证储能系统安全建设和运行的重要保障储能容量选择储能功率储能容量时长储能本体选型考虑到实际使用的效果、成本及 安全可靠性，一般采用：磷酸铁锂电化学储能磷酸铁锂+飞轮混合

8、储能磷酸铁锂+超容混合储能功率型磷酸铁锂：飞轮储能超级电容储能电池系统方案设计储能电池系统方案设计电气系统方案设计储能系统通过并网开关接入厂用电系统（6kV或者10kV），需提前考虑高厂变容量运行方式可采用“一拖二”或者“二拖二”电气二次系统方案设计扩容RTU系统DCS系统PMU系统RTU系统接入方案：在保证速度和网络安全为原则的基础上通过通讯接口连接，上传 储能系统信号，并接收调度AGC指令等信息。DCS系统接入方案：优先采用硬接线，接入机组功率等信息高压电气保护系统设计方案：并网开关配置光纤差动保护，储能高压开关配置站用 变保护储能EMS&SCADA系统方案设计储能EMS&SCADA系统方

9、案设计控制系统采用分层架构设计，监控层+控制层；监控层由应用服务器、历史服务器、工程师站、 维护工作站及打印机组成；支持双网冗 余配置模式；控制层采用分层控制模式，实现总协调控制器 与分协调控制器的联合控制策略总协调控制器实现对调度功率预测指令 的接收，根据各个分协调控制器上送的 电池和PCS运行状态进行实时响应控制， 实现功率指令分配；分协调控制器采用双网组网，分快数据 网和慢数据网，接收总协调控制器的指 令并执行PCS控制储能EMS&SCADA系统方案设计协调控制器采集机组DCS、RTU、并 网开关柜、电池分控子系统BAMS、PCS子系统数据，根据调度下发AGC 指令及电池运行状态下达功率

10、分配命 令采集网、协调控制器采用冗余配置；采用快速网络实现控制数据通信；就地开关柜通过通信管理机实现设备信息 采集和转发；火电储能辅助调频EMS协调控制系统：需要研究解决的实际问题：储能调节如何适应机组的调节速率不稳定性控制；PCS功率分配；电池SOC均衡策略；大指令的跟踪策略；一次调频响应策略；火储调频EMS关键技术火电机组（慢过程） 热工机电电池+PCS（快过程） 电化学反应 电力电子变换储能EMSAGC指令（随机过程）储能动态速率跟踪策略：动态速率跟踪仿真模型，结合储能系 统预测曲线，以及与调度端AGC控制策略 的高效协同，综合建立储能与电厂机组协 调运行的最优控制模型，利用人工智能算

11、法迭代进行滚动求解，得到对储能的最优 控制策略。火储调频EMS关键技术火储调频EMS关键技术电池多单元SOC智能均衡策略：通过对电池单元电压、温度、SOC运行特性曲线分析，建立一种SOC动态多层级均衡策略 模型，在AGC调频及空闲时进行多次SOC均衡，实现SOC均衡最优化，保证储能系统的安全运 行及调节效果。PCS功率分配策略依据电池的SOC/SOE以及PCS 的工作状态，实现PCS的功率响应 闭环控制分配策略，在不同的状态 下实现电池充放电的均衡控制火储调频EMS关键技术控制模式多样化：EMS采用多种控制模式进行设计，通过不同的判定策略，保证储能系统在多种控制模式下 的稳定控制火储调频EMS

12、关键技术一次调频与AGC的配合：EMS设置不同频率状态及AGC指令模式下，EMS不同的判定策略，保证储能系统在 完成AGC稳定控制的同时，也能兼顾一次调频，不能出现误调节及反向调节情况。火储调频EMS关键技术EMS站级安全控制策略：高厂变低压侧限流和反送电策略：防止在储能系统充电时出现高厂变低压侧 过流，放电时高厂变反送电情况。消防联动安全策略：EMS系统与储能消防系统实现联动机制，在火灾发生时 及时切断带电线路及设备，保护系统安全。运行效果（广东韶关电厂330MW机组9MW/4.5MWh）运行性能指标（综合K值）和收益均居市场前列火储调频项目案例广东平海电厂1000MW机组30MW/15MWh）火储调频项目案例广东华润南沙电厂330MW机组9.6MW/4.8MWh）火储调频项目案