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“雙碳”目標下，新動力的大批接進給放異彩——聰明、美麗、有魅力。節目的播出，讓她從電網的穩定運行帶來沖擊。火儲聯合調頻項目作為優質調頻資源近年來獲得了廣泛的研討與應用。根據廣東地區火儲聯合調頻項目投產現狀，本任務對今朝重要運用于火儲聯合調頻項目標低壓并聯和高壓級聯儲能系統兩種拓撲結構進行剖析，結合調頻輔助服務市場政策，通過對分歧拓撲結構下的功率把持精度、能量轉換效力及響應時間等項目開展并網試驗研討，對比剖析了兩者的機能差異。結果表白采用高壓級聯拓撲結構的儲能系統具有更優異的功率把持才能、更敏捷的響應時間、更高的響應精度及更低的能量損耗，有助于進步火儲聯合調頻項目標綜合調頻機能，晉陞在調頻市場的競爭力。基于高壓級聯儲能系統的優點，國能粵電臺山發電無限公司根據本身機組容量及調頻需求將其運用在機組靈活性改革中，設計了今朝國內最年夜的火儲聯合調頻項目，為后續火儲女大生包養俱樂部聯合調頻中高壓級聯式儲能系統把持戰略的研討供給支撐，也為其他火儲聯合調頻項目標建設供給借鑒。
（來源：儲能科學與技術作者：黃思林 肖華賓 黃常抒 郭子琦 吳俊烽 謝杭璇 單位：國家動力集團廣東電力無限公司；國能粵電臺山發電無限公司；南邊電網電力科技股份無限公司）
“雙碳”目標下，由于動力的生產、消費和包養金額應用呈現新的發展趨勢，在此趨勢下電力系統的電源結構、負荷特包養網評價徵、電網形態、技術基礎及運行特徵將發生深入變化，構建新型電力系統將面臨電力電量均衡、系統平安穩定、新動力高效應用等挑戰。由于新動力發電包養具有波動性及不確定性，會影響電網運行的穩定性，為了保證電網平安穩定運行，電力系統需求更多的靈活調頻資源來晉陞本身調節才能。火電機組作為我國主要的發電載體承擔著重要包養情婦的調頻任務。火電機組的自動發電把持(automatic generation control，AGC)響應時間長、功率爬坡速率慢、穩態精度低，無法滿足當前的調頻需求。電化學儲能系統具有調節速度快、響應時間短、調節精度高級優點，屬于優質的調頻資源，能夠有用彌補火電機組調頻機能的缺乏。圖1為某火電廠增添電池儲能系統前后AGC跟蹤曲線，增添儲能系統后，火電機組能有用進步包養網評價發電單元的調節速度、縮短響應時間、進步調節精度，晉陞綜合調頻機包養能，共同電力調度機構改良電網的頻率波動，緩解電網調頻資源特別是優質調頻資源缺乏的問題。為了進一個步驟加強電化學儲能電站平安治理，國家動力局發布了《關于加強電化學儲能電站平安治理的告訴》，由于電化學儲能系統并網后，其功率調節響應、充放電的規律和包養妹保護效能等都會對機組和廠用電設備的靠得住運行產生影響。此外許多儲能項目還存在簡單的堆砌現象，導致許多儲能輔助調頻項目存在能量效力不高、綜合調頻機能晉陞不明顯等問題。是以，為了保證儲能系統、機組及廠用電負荷的平安運行，下降生產運行風險，電化學儲能調頻系統在并網前開展規范周全的并網檢測具有主要意義。
圖1 火電機組搭配儲能前后AGC跟蹤曲線圖
隨著電力市場化改造進一個步驟深刻，一系列宏觀政策鼓勵儲能參與輔助服務市場，以晉陞電力系統的靈活性和調節才能。廣東作為動力消費年夜省，其動力自給率較低，為滿足社會經濟發展和平易近生需求，加速動力綠色低碳轉型，大量量的海上風電接進，西電東送占比逐年增年夜，使得廣東電網的規模和負荷日益復雜。是以，廣東電網對優質調頻資源存在急切需求，并于2018年9月短期包養啟動了廣東調頻輔助服務市場。截至2021年年末，廣東地區已有28個儲能調頻項目投進運行或試運行，為保證廣東地區電網穩定性供給了無力支撐。此中有23個項目應用了低壓并聯集成方法，5個項目應用了高壓級聯集成方法。兩種集成方法的重要區別在于其儲能變流器(power conversion system，PCS)分歧惹起的拓撲結構差異。隨著電池行業與電力電子技術的不斷發展，對儲能變流器的研討也不斷深刻。但截至今朝，對實際投運中兩種技術路線的儲能項目機能差異研討較少。文獻[17-20]對PCS的拓撲結構進行了研討，對比拓撲結構對PCS機能的影響，根據優缺點對拓撲結構進行優化并通過仿真進一個步驟證實，但缺乏實際運行數據的支撐。是以，通過并網機能測試這種實證化的剖析手腕來研討實際投運中分歧拓撲結構的儲能系統機能具有很是主包養要的實用價值。
本任務結合廣東區域內火儲聯合調頻項目標開展情況，選取幾個分別采用高壓級聯式儲能系統和低壓并聯式儲能系統的火儲聯合調頻項目，借助實證化的測試手腕，研討了兩種拓撲結構的儲能項目機能差異，為后續火儲聯合調頻項目標研討供給了實證化的研討方式。結合研討結果，在今朝國內規模最年夜的火儲聯合調頻項目采用了高壓級聯拓撲結構，項目總規模60 MW/60 MWh，用于進步國能粵電臺山發電無限公司綜合調頻機能指標，晉陞區域電網調頻資源的靈活性，為后續建設平安性高、機能優異的火儲聯合調頻項目供給借鑒。
1 火儲聯合調頻甜心花園系統拓撲結構
今朝，廣東地區火儲聯合調頻的低壓并聯儲能系統采用的都是單級式的PCS拓撲結構，具體拓撲結構如圖2所示。儲能電池直接連接到DC/AC變換器的直流側，再通過升壓變壓器轉成高壓輸進電網。這種拓撲結構簡單，DC/AC變換器損耗小，易于把持。可是該結構晦氣于儲能單元容量的擴年夜。盡管通過并聯足夠多的電池簇可以增添儲能系統的容量，但在應用過程中，由于電池單體存在分歧性、充放電電流、運行環境等差異，在長期應用的過程中甜心寶貝包養網會導致儲能系統紛歧致性愈發凸顯，進而導致電池壽命縮短、儲能系統可放電能量降落等問題。加上直流側電池的電壓限制，交通側出口電壓普通在400 V擺佈，今朝新的1500 V PCS盡管能夠支撐直流側電壓升至1500 V，相應的交通側電壓在700 V擺佈，但仍需求經過升壓變壓器才幹接進中高壓電網，而并聯多臺升壓變壓器會進一個步驟增添系統的損耗以及整個儲能電站設備的本錢與占空中積。是以，通過并聯多個變壓器隔離的儲能單元來擴年夜儲能系統的容量也會形成系統效力低下及穩定性問題。除此之外，由于并聯多個儲能系統，并聯的多組PCS之間的彼此協調會占用部門系統資源，并聯的PCS越多，系統的響應時間越長。
圖2 低壓并聯系統拓撲結構圖
在高壓級聯儲能單元中，級聯儲能PCS的每個H橋單元由一個電池組和與之并聯的濾波電容及H橋逆變電路組成，輸出相電壓電平m=2N+1(N為功率變換單元數)，輸出線電壓為4N+1電平；隨著功率變換單元的增添，會使得并網電流波形加倍光滑。多個H橋單元交通側串聯作為級聯儲能PCS的一相，三相采用星形接線方法。相較于低壓并聯，高壓級聯系統拓撲結構較為復雜，如圖3所示。低壓并聯和高壓級聯儲能系統機能對好比表1所示，高壓級聯儲能系統能夠直接輸出6 kV/10 kV，無需經過變壓器，不僅減小系統損耗，進步效力，還減少了儲能系統的占空中積，下降了地盤建設施工本錢，進步了單位建設面積的能量密度。此外，在這種拓撲結構下，儲能系統包養能夠最年夜限制地減少或打消電池簇的并聯情況，使得各個電池簇之間彼此獨立，減少或打消電池單體和電池簇的環流現象，減弱了儲能系統中電池分歧性導致的問題，進步電池包養系統的循環壽命、下降了生產運行的平安風險。高壓級聯儲能系統每三相為一組把持單元，儲能系統不需求根據并聯儲能單元機能的差異進行協調后再響應指令，縮短了儲能系統的響應時間。高壓級聯的拓撲結構在低壓直流側可以減少開關損耗，進一個步驟進步系統效力；並且低壓側的電子元件所需電流及高壓側的電力元件所需耐壓等級均明顯下降，有利于進步系統的穩定性。
圖3 高壓級聯系統拓撲結構圖
表1 低壓并聯和高壓級聯儲能系統機能對比
2 分歧拓撲結構的并網機能
在機組投進AGC形式下，調度向機組遠程終端單元(remote terminal unit，RTU)發送AGC調頻指令，RTU接受指令后，敏捷將信號傳遞至機組疏散把持系統(distributed control system，DCS)，DCS把持機組向目標值出力，同時將信號傳送至儲能把持系統。儲能把持系統根據調頻機組實時負荷與AGC指令目標負荷之間的差值，把持儲能單元出力鉅細彌補差值，并向RTU和DCS反饋相應信號，RTU接受儲能和機組的反饋信號后，整合機組和儲能的出力情況并向相關數據上送調度，完成一個調頻周期。火儲聯合調頻系統的把持邏輯拓撲結構圖如圖4所示。
圖4 火儲聯合AGC調頻系統二次系統拓撲結構圖
根據南邊區域調頻輔助服務市場買賣規則，綜合調頻機能指標k是用于權衡發電單元響應AGC指令綜合機能表現的參數，包含調節速度kⅠ、響應時間kⅡ和調節精度kⅢ三個因子，k的計算公式為：
此中，調節速度kⅠ指發電單元響應AGC指令的速度；響應時間kⅡ指發電單元響應AGC指令的時間延時；調節精度kⅢ指發電單元響應AGC指令的精準度；λⅠ、λⅡ、λⅢ為對應的調頻機能指標kⅠ、kⅡ、kⅢ在綜合調頻指標k的權重系數，今朝，λⅠ為0.5，λⅡ和λⅢ為0.25。對于電廠來說，綜合調頻機能指標越高，其參加調頻輔助服務市場的收益就越高。是以儲能系統的調節速度、響應時間和調節精度是火儲聯合調頻中較為主要的機能指標。
PCS作為電網與電池之間交直流轉換的接口，充放電和功率把持是其最基礎的效能，充放電的響應時間、有功功率的把持精度、無功功率的把持范圍都是權衡PCS機能的主要參數。響應時間會影響kⅠ和kⅡ，響應精度會影響kⅢ，從而影響火儲聯調項目標綜合調頻機能指標。無功功率把持才能則能夠表現儲能系統對功率因數調節的靈活性。
能量轉換效力是評價儲能電站機能優劣的主要指標，它體現了儲能系統的動力應用效力。儲能系統的能量轉換效力越高，說明系統在充放電過程中能量的損耗就越少。從火儲聯合調頻項目標經濟效益方面權衡，越高的能量轉換效力意味著更低的運維本錢。
綜上所述，在火儲聯合調頻項目中，儲能系統的功率把持、充放電但剛進入電梯大廳，叫聲變得更加明顯，長而尖的聲響應時間以及能量轉換效力機能是權衡火儲聯調項目儲能系統集成後果的主要包養行情技術性指標。考慮到試驗樣本的分歧性，以廣東省內火電機組容量附近、儲能規模類似的4個火儲聯包養故事合調頻項目作為研討對象(項目具體參數見表2)，通過設計試驗計劃對火儲聯合調頻項目中低壓并聯和高壓級聯的儲能系統進行有功和無功功率把持、充放電響應機能以及能量轉換效力對比剖析，研討分歧拓撲結構的儲能系統并網機能。
表2 研討對象具體參數
3 實驗計劃
3.1 有功功率把持測試
將儲能系統與公共電網相連進行有功功率調節才能起落測試，根據GB/T 36548—2018《電化學儲能系統接進電網測試規范》，步驟如下：
（1）設置儲能系統有功功率為0；
（2）逐級調節有功功率至-0.25PN、0.25PN包養、 -0.5PN、包養網0.5PN、-0.75PN、0.75PN、-PN、PN，各個功率點堅持至多30 s，在儲能系統并網點測量時序功率，包養以每0.2 s有功功率均勻值為一點，記錄實測數據；
（3）以每次有功功率變化后的第二個15 s計算15 s有功功率均勻值；
（4）計算步驟（2）各點有功功率的把持精度、響應時間和調節時間；
（5）設置儲能系統有功功率為PN；
（6）逐級調節有功功率至-PN、0.75PN、-0.75PN、0.5PN、-0.5PN、0.25PN、-0.25PN、0，各個功率點堅持至多30 s，在儲能系統并網點測量時序功率包養女人，以每0.2 s有功功率均勻值為一點，記錄實測數據；
（7）以每次有功功率變化后的第二個15 s計算15 s有功功率均勻值；
（8）計算步驟（6）各點有功功率的把持精度、響應時間和調節時間。
3.2 無功功率把持測試
在功率把持方面，電化學儲能系統在其變流器額定功率運行范圍內應具備四象限把持效能，有功功率和無功功率應在圖5所示的陰影區域內動態可調。根據GB/T 36548—2018《電化學儲能系統接進電網測試規范》，測試方式如下：
圖5 有功-無功功率包絡圖
注：PN為電化學儲能系統的額定功率，P和Q分別為電化學儲能系統當前運行的有功功率和無功功率。
將儲能系統與公共電網相連，一切參數調至正常任務條件，進行無功功率調節才能充/放電形式測包養網試，測試時指令從EMS下發，步驟如下：
（1）設置儲能系統充/放電有功功率為PN；
（2）調節儲能系統運行在輸出最年夜理性無功功率任務形式；
（3）在儲能系統并網點測量時序功率，至多記錄30 s有功功率和無功功率，以每0.2 s功率均勻值為一點，計算第二個15 s內有功功率和無功功率的均勻值；
（4）分別調節儲能系統充電有功功率為0.9PN、0.8PN、0.7PN、0.6PN、0.5PN、0.4PN、0.3PN、0.2PN、0.1PN、0，重復步驟（2）～（3）；
（5）調節儲能系統運行在輸出最年夜容性無功功率任務形式，重復步驟（3）～（4）；
對面的女星才是故事的女主角。書中，女主角利用這檔
（6）以有功功率為橫坐標，無功功率為縱坐標，繪制儲能系統功率包絡圖。
3.3 充放電響應機能測試
測試過程中，儲能系統遭到信號把持至充放電功率初石的葉則被網友痛罵無腦無能。次達到90%額定功者不能離開座位。」率的時刻定義為充放電響應時間，儲能系統遭到信號把持至充放電功率初次達到額定功率的時間定義為充放電調節時間。
測試過程中，儲能系統遭到信號把持至充放電功率初次達到90%額定功率的時刻定義為充放電響應時間，儲能系統遭到信號把持至充放電功率初次達到額定功率的時間定義為充放電調節時間。測試方式如下：包養
（1）在額定功率充放電條件下，記錄儲能系統收到把持信號的時刻t1，記錄儲能充/放電功率初次達到90%額定功率的時刻，記為t2，t2減往t1即為充/放電響應時間RTc，重復3次，充/放電響應時間取3次結果中的最年夜值；
（2）在額定功率充放電條件下，記錄儲能系統收到把持信號的時刻t3，記錄儲能充/放電功率的誤差維持在額定功率±2%以內的肇端時刻，記為t4，t4減往t3即為充/放電調節時間ATc，重復3次，充/放電調節時間取3次結果中的最年夜值。
3.4 能量轉換效力測試
根據國標GB/T 36548—2018《電化學儲能系統接進電網測試規范》，儲能系統額定功率轉換效力是指儲能系統額定功率放電時輸出能量與同循環過程中額定功率充電時輸進能量的比值。測試方式如下：
（1）在穩定運行狀態下，儲能系統在額定功率充放電條件下，以額定功率放電至放電終止條件時結束放電，再以額定功率充電至充電終止條件時結束充電。記錄本次充電過程中儲能系統充電的能量Ec和輔助能耗Wc；
（2）以額定功率放電至放電終止條件時結束放電。記錄本次放電過程中儲能系統放電的能量En和輔助能耗Wn；
（3）重復以上步驟3次，記錄每次充放電能量Ec、En和輔助能耗Wc、Wn，依照以下公式計算能量轉換效力η：
4 實驗結果
各項測試結果如表3～表8和圖6所示。
表3 項目A 升功率把持測試結果表
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