中國儲能網(wǎng)訊:“儲能系統(tǒng),一般通過6kV/10kV母線接入電網(wǎng),需對儲能系統(tǒng)帶來的影響進行評估,必要時改造,以適應(yīng)儲能系統(tǒng)接入要求。儲能系統(tǒng)本身還有待進一步安全驗證,儲能系統(tǒng)建在火電廠內(nèi),其火災(zāi)隱患嚴重威脅火電機組的安全運行,因此有必要對接入電網(wǎng)進行全面的安全的性能評估,為入網(wǎng)儲能系統(tǒng)嚴格把關(guān),最大限度把安全風(fēng)險降低。”
——廣東電科院能源技術(shù)有限責(zé)任公司風(fēng)電儲能事業(yè)部部長蘇偉
5月19日,在ESIE2019峰會上,廣東電科院能源技術(shù)有限責(zé)任公司風(fēng)電儲能事業(yè)部部長蘇偉詳細介紹了火電廠儲能調(diào)頻系統(tǒng)并網(wǎng)性能測試。
大家下午好!我是來自廣東電網(wǎng)的蘇偉,非常容幸有機會跟大家一起,分享我們在貫徹執(zhí)行國家標準過程當中的工程案例。
火電廠儲能調(diào)頻系統(tǒng)并網(wǎng)性能測試,這是我們在云浮電廠9MW的調(diào)頻工作。
2018年,南方區(qū)域電化學(xué)儲能電站并網(wǎng)運行管理及輔助服務(wù)管理實施細則(試行),8月18日印發(fā)《廣東調(diào)頻輔助服務(wù)市場交易規(guī)則(征求意見稿)》。南方(以廣東起步)首個電力交易現(xiàn)貨市場。
電池儲能響應(yīng)速度快,短時功率吞吐能力強,有效提升電力系統(tǒng)調(diào)頻能力,彌補大量可再生能源接入電網(wǎng),補償功率偏差,提升電網(wǎng)電能質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性。
目前廣東云浮、海豐、河源、南沙、五沙等正在進行儲能調(diào)頻項目。
儲能系統(tǒng),一般通過6kV/10kV母線接入電網(wǎng),需對儲能系統(tǒng)帶來的影響進行評估,必要時改造,以適應(yīng)儲能系統(tǒng)接入要求。第二,儲能系統(tǒng)本身還有待進一步安全驗證。儲能系統(tǒng)建在火電廠內(nèi),其火災(zāi)隱患嚴重威脅火電機組的安全運行,因此有必要對接入電網(wǎng)進行全面的安全的性能評估,為入網(wǎng)儲能系統(tǒng)嚴格把關(guān),最大限度把安全風(fēng)險降低。
儲能系統(tǒng)并網(wǎng)測試,具體13項。根據(jù)調(diào)度協(xié)議,五項涉網(wǎng)安全評估及試驗。儲能系統(tǒng)對PSS影響,機組+儲能聯(lián)合AGC試驗,儲能系統(tǒng)對AVC影響,及儲能系統(tǒng)對機組一次性調(diào)頻并網(wǎng)試驗。
試驗?zāi)康?,驗證儲能電站的各項指標參數(shù)是否滿足并網(wǎng)要求。
GB/T-36547-2018《電化學(xué)儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》,測試條件、測試設(shè)備及測試方法。
新國標GB/T-36548-2018規(guī)定接入電網(wǎng)的電能質(zhì)量、功率控制、電網(wǎng)適應(yīng)性、保護與安全自動裝置、通信與自動化等接入電網(wǎng)測試要求。
總共13項試驗,根據(jù)試驗項目及試驗現(xiàn)場的情況,選取不同的測試對象。有的試驗項目對單個PCS進行測試,有的對系統(tǒng)A/B兩段接入母線進行測試,還有項目對儲能系統(tǒng)進行測試。
為什么我們這樣選擇呢?因為目前整個測試的裝備,非常感謝中國電工院跟我們一起把這件事完成,電廠儲能系統(tǒng)是9MW/4.5兆瓦時,只能選擇500千瓦的PCS進行測試。
電網(wǎng)適應(yīng)性,高穿、低穿每段選取有代表性的單個PCS進行測試。
對功率控制測試、充放電轉(zhuǎn)換時間等分A/B段整體測試。對通信、過載能力等對儲能系統(tǒng)進行測試。
首先講電網(wǎng)適應(yīng)性測試,目的檢測儲能系統(tǒng),在電壓波動干擾的穩(wěn)定性,首先調(diào)節(jié)模擬電網(wǎng)裝置輸氣電壓,模擬功率500kW,設(shè)定電壓86%Un,基本無功沒有什么變化。做實驗時選擇186%Un、103%Un、109%Un三個電壓測試點,測試結(jié)果它的電網(wǎng)適應(yīng)性是可以的。
根據(jù)國家標準選取兩個電壓測試點,113%Un、122%Un進行測試。測試以后,它沒有脫網(wǎng)連續(xù)運行,高穿故障確實是可以的。
低穿選取5個跌落點,0、20%、40%、60%、80%個跌落點,在上方?jīng)]有脫落,0.625秒的等都是可以的,連續(xù)運行。
共13項試驗,選取3項給大家介紹。
第二,涉網(wǎng)安全評估。
針對火電廠接入儲能系統(tǒng)具體情況進行研究,結(jié)合儲能系統(tǒng)檢測報告,電能質(zhì)量實測參數(shù)及設(shè)計資料,分析儲能系統(tǒng)短路電流及保護適應(yīng)性。儲能調(diào)頻系統(tǒng)對繼電保護影響,評估儲能系統(tǒng)接入對電網(wǎng)、廠內(nèi)負荷以及發(fā)電機的電能質(zhì)量影響及其他影響系統(tǒng)安全穩(wěn)定的風(fēng)險。
評估工作電網(wǎng)有規(guī)定由有資質(zhì)的單位來做,開安全評審會,如果安全評審?fù)ㄟ^接著做下一步并網(wǎng)試驗。儲能機組要接入高壓母線,要高廠便容量校核。儲能系統(tǒng)放電相當于電源,對電氣系統(tǒng)短路電流的影響及保護適應(yīng)性分析。儲能PSC控制系統(tǒng)影響有功功率,可能對PSS可能產(chǎn)生影響,這塊要評估。變流器的諧波問題,對電網(wǎng)、廠內(nèi)負荷整個電能質(zhì)量影響評估。儲能系統(tǒng)響應(yīng)快,充放電時間切換時間短,對接入點的電壓產(chǎn)生波動,需要評估對AVC影響。為什么除了國標36547、36548規(guī)定之外,要增加涉網(wǎng)試驗,這是跟我們的調(diào)度、廠家、項目的承包方、業(yè)主方商量,最后做這些試驗項目。
1.涉網(wǎng)里儲能系統(tǒng)對PSS影響實驗,具體測試結(jié)果是這樣的,儲能系統(tǒng)投入后,PSS抑制低頻振蕩效果基本沒有影響,儲能系統(tǒng)通過我們這個試驗,儲能對PSS影響,它投入后沒有什么影響。
2.機組+儲能聯(lián)合AGC試驗,試驗?zāi)康模簷C組、儲能聯(lián)合起來性能是否提高?有真實的試驗結(jié)果,確實機組AGC性能有大幅度提高,能夠迅速響應(yīng)調(diào)度機構(gòu)的調(diào)度調(diào)頻指令,實現(xiàn)秒級的響應(yīng)速度。結(jié)果是怎樣的?云浮電廠綜合K值在0.5左右,除了儲能系統(tǒng)基本達到1.7左右,提高幅度比較大。目前廣東市場上只有這家電廠投入儲能調(diào)頻,現(xiàn)在它排在第一。
3.儲能系統(tǒng)對AVC影響,儲能系統(tǒng)正常運行因數(shù)為1,充放電過程中對6kW電壓、發(fā)電機機端基本無影響,對發(fā)電機機端基本沒有影響。
4.儲能系統(tǒng)對機組一次調(diào)頻影響試驗。設(shè)計儲能系統(tǒng)只參與AGC調(diào)頻,不參與一次調(diào)頻。EMS設(shè)計過程中需考慮,一次調(diào)頻與儲能出力不發(fā)生相互的影響。應(yīng)通過一次調(diào)頻影響試驗驗證在機組一次調(diào)頻實際動作過程中,儲能系統(tǒng)對一次調(diào)頻動作的負荷,沒有拉回反向調(diào)節(jié)。
EMS做的設(shè)計,設(shè)計完做儲能試驗的影響。儲能方向與一次調(diào)頻處置一致的條件下,儲能沿著原有方向出力,否則儲能不動。在實際實驗過程中,確實儲能系統(tǒng)對一次調(diào)頻是沒有影響的。
在測試工作過程中,一臺機組測試歷時38天,時間非常長,共2臺機組,確實也發(fā)現(xiàn)一些問題。在EMS里存在一些問題,EMS人機界面不夠友好,控制策略、保護機制不清晰,出現(xiàn)問題不便于排查。第二,系統(tǒng)控制策略不開放,出現(xiàn)異常后無法共同分析問題,僅能由設(shè)備廠家給出解釋和處理。第三,狀態(tài)刷新慢,部分開關(guān)狀態(tài)延遲比較長達到5秒以上,操作習(xí)慣與電廠原有運行操作站相差很遠,不便于現(xiàn)場運行。也就是說它的儲能電站運行跟我們整個電廠運行相差太遠。還有監(jiān)控信號采用通訊方式與DCS連接,網(wǎng)絡(luò)延遲與不確定性突出。測試出儲能響應(yīng)時間、轉(zhuǎn)換時間等數(shù)據(jù)離散度較大。這是我們在測試過程中,發(fā)現(xiàn)EMS存在的問題。
還有存在的其他問題:
第一,國家標準中的要求與電廠側(cè)儲能調(diào)頻項目的實際需求側(cè)重點有所不同,個別測試項目儲能系統(tǒng)不具備相關(guān)功能,它沒有這個功能帶進來,像過載、無功功率調(diào)節(jié)等,這些東西以后需通過調(diào)度進一步規(guī)范。
第二,儲能系統(tǒng)在測試前未經(jīng)過系統(tǒng)測試。常規(guī)機組都是有設(shè)計單位、施工單位、安裝單位、調(diào)試單位,但在儲能可能大家認為系統(tǒng)小,沒有嚴格調(diào)試,調(diào)試都是廠家自己調(diào),我們認為會存在很大問題。特別儲能電站大了以后,估計未來隱患非常多。發(fā)現(xiàn)問題后,設(shè)備廠家解決,有的是遠程解決,浪費大量溝通成本,解決問題效率非常低。我們測試過程中,相當于給他們做一次調(diào)試,時間非常長,花了38天才測試完。
第三,儲能大家認為儲能跟光伏、風(fēng)電不一樣,對電網(wǎng)沒什么影響,我們測試過程中確實有影響。儲能出力短暫反向調(diào)節(jié)、功率曲線波動、部分指令不跟隨出力等問題,說明配合策略未明確,前期工作不深入。這里有很多工作要做。
第四,儲能系統(tǒng)額定能量測試達不到標稱值要求,儲能系統(tǒng)的額定能量應(yīng)該是調(diào)度機構(gòu)能直接調(diào)用的電量。要上4.9兆瓦時的,只能調(diào)出3兆瓦時左右,很少。能量是直接調(diào)用的,不是電池能達到的,因為還有ISO等其他影響考慮。這是投資時投資商應(yīng)該考慮清楚的問題。不然投這么多,調(diào)不了那么多電量出去,到時調(diào)度不認電量這個問題。
第五,要求儲能系統(tǒng)具備直調(diào)功能要求上送儲能系統(tǒng)狀態(tài)、接入系統(tǒng)狀態(tài)、儲能系統(tǒng)PCS交直流側(cè)電壓電流、直調(diào)模式投退狀態(tài)等信息。我剛才講云浮的案例,現(xiàn)在簽約的有4個合同,正在做的已經(jīng)停下來兩個月,因為PCS不具備這個功能,它沒辦法把數(shù)據(jù)上傳,所以沒辦法并網(wǎng)。
講一下業(yè)績,已經(jīng)完成云浮電廠9MW/4.5MWh項目,還有海豐、源河、順德五沙電廠、華潤南沙電廠、珠海橫琴熱電廠等。
最后有兩個建議:
第一,編寫針對電廠儲能調(diào)頻系統(tǒng)并網(wǎng)標準和技術(shù)規(guī)范。這里應(yīng)更側(cè)重調(diào)頻自身的需求及相關(guān)技術(shù)指標。更加注重與發(fā)電機機組間的配合和協(xié)調(diào)。還要構(gòu)建與發(fā)電機組相同的控制平臺或成熟的監(jiān)控平臺。要搭建與機組相同的操作界面或者操作習(xí)慣。另外有一個建議,要增加儲能調(diào)試業(yè)務(wù),如果增加第三方調(diào)試的話,對整個系統(tǒng)的安全應(yīng)該是有保障、有幫助的。
第二,開發(fā)基于高級語言的EMS和負荷分配策略。有效改進現(xiàn)有EMS操作界面的視覺畫面,使之更為友好,滿足電廠操作習(xí)慣。增強現(xiàn)場EMS的可維護性,使其控制邏輯、分配策略更加清晰明了,使得方便問題的排查與修改。增加現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)庫,使儲能監(jiān)控系統(tǒng)達到事件有記錄,歷史可追溯,故障可追溯。最后采用先進負荷分配策略,實現(xiàn)與機組的最優(yōu)配合,最大程度發(fā)揮儲能系統(tǒng)的功能。
火電廠儲能調(diào)頻,我們的理念讓電池多動、機組少動,為什么?機組頻繁波動,會增加機組能耗、增加機組損耗,儲能調(diào)頻得到收益還不夠機組損耗利益,把機組煤耗增高對火電廠沒有任何好處,可能通過調(diào)頻市場分得一點錢,這是搞電力的人的說法。我們在做負荷分配時,大家讓機組先動電池少動,動幾千次,少負荷讓電池先動,機組不動或機組慢慢動,這是我的一點建議。




