火电厂中的储能调频电站简介及应用效果

火电厂中的储能调频电站简介及应用效果

王绍明

莱城发电厂，济南市莱芜区贾家庄东    271100

摘要：某电厂储能调频电站。随着新能源电力的大幅增容及现货交易市场的运行，调频辅助服务增加机会成本补偿，辅助服务收益提升，为提高机组调频辅助服务性能指标，某电厂增加了储能调频电站，提高了调频服务KP值，为企业争取更多盈利。

关键词：储能调频；KP值；磷酸铁锂电池

投运AGC的某火电厂，存在调节滞后、精度不高等问题，故增加一容量9MW/4.5MWh磷酸铁锂功率型储能电站，磷酸铁锂电池充、放电快速，参与调频响应速度快、调节稳定等优点，辅助机组调频弥补了机组调频缺点，提高机组调频性能，大幅提高机组AGC性能指标。

1.系统概况

1.1该厂储能调频电站容量为9MW/4.5MWh，共6组磷酸铁锂电池堆，经变流器、变压器分别接入储能调频电站环网柜6kVA、B段母线，再分别接入四台机组6kVA、B段母线，6组电池堆又分两组4.5MW/2.25MWh。储能调频控制系统获取机组AGC指令、当前出力、储能调频当前出力等参数，计算出机组出力和AGC指令偏差，确定储能系统出力，控制电池的充放电和功率，使机组出力叠加储能调频出力快速跟随AGC指令。

1.2电池有6台电池集装箱，每台4组分体式集装箱，每组分体分割成2个独立的空间，共七簇电池和一电气舱，电芯3并12串组成一个PACK，23个PACK串联组成一电池簇，7个电池簇并联组成一电池堆。电气舱由BCP和ACP两个隔室组成。电池管理系统用来管理电池堆，检测所有电芯的电压、温度、电流、容量（SOC）、电池寿命(SOH)等，使电芯能够维持稳定工作。

1.3PCS（变流器）系统实现直流与交流能量的双向转换，并根据储能调频控制管理监控系统指令控制电池进行充放电和充放功率，变流器集装箱内配置干式变压器，实现交流6.3kV和变流器交流525V电压变换。

1.4能量管理系统（EMS）用于实时显示储能调频系统设备的运行状态和参数，对整个系统进行监控和操作。

1.5系统配置两台环网柜集装箱，网柜内配置6kVA段、6kVB段母线。#1环网柜内配一台低压辅助电源柜，为储能电站区提供辅助电源，分别接自低压公用A、B段，其带有双电源切换装置，互为备用自动切换。#2环网柜内直流配电盘由一面高频晶闸管充电器和蓄电池组成，电压为220V，电池容量为65Ah，为两环网柜内6kV设备的控制、储能、保护装置等供电。

1.6辅助调频控制管理监控系统对参与调频的机组进行投退，实时接受和显示各机组实发功率、AGC投退状态和指令、储能调频功率，根据参数变化，计算出机组实发功率与AGC偏差功率，控制电池的充放电。

2.运行方式规定

2.1各机组6kV至储能调频电站-1开关在运行合闸状态。储能调频电站6kVA、B段至各机组-2开关：每段只能选择一台机组的开关在运行合闸状态，不带储能调频的在试验位置。

2.2储能调频电站6kVA、B段至站内各变压器开关均合闸状态。参与储能调频的机组，应是投R模式的机组，并根据各机组AGC性能，在保证安全前提下，按收益最大化选择。

2.3参与储能调频的机组，应根据其高厂变和6kV分支电流情况，防止电池充电时高厂变或6kV分支过负荷。带储能调频运行时若高厂变6kV分支电流达到最大值，本机储能调频自动退出运行。

2.4储能调频A、B两段投一台机组上，特殊情况：储能调频A、B两段可分别投在两台机组。

2.5储能调频系统的一次调频功能应投入，一次调频动作时优先于AGC调节。储能调频的机组跳闸时，检查该机组储能调频自动退出。

3.6kV环网柜运行规定

3.1环网柜开关具有五防闭锁功能，运行操作应严格执行防误闭锁有关规定。

3.2正常运行时，冷却风机在送电状态，方式开关根据季节变化选择“手动”或“自动”控制，夏季运行中注意检查监视环网柜温度正常。

3.3环网柜急停按钮按下后，整个环网柜内开关跳闸，运行中防止误碰。

4.电池系统

4.1电池集装箱室内温度在5-40℃内，湿度5-75%，各电芯温度正常，不超40℃。

4.2电芯电压正常范围3.6V-2.85V。电池簇电压应在正常范围780-990V，整簇充、放电流小于290A。

4.3严格控制电池簇充放电截止电压，电池簇SOC（容量）在20%-80%之间。电芯最大和最小电压差不大于300mV，温差小于15℃。

4.4电池监控系统运行正常。检查电池箱门关闭，无异响、异味。辅助电源正常，电池堆出口隔离刀闸运行正常。

4.5电池发生过放电、过充电、短路等故障，应停止变流器、退出电池检查。当电池参数超出正常时报警，自动降低功率维持运行，并检查原因进行相应处理。电池堆故障时，检查本电池簇自动退出运行，否则手动退出运行。

4.6当电池簇退出时，自动降低该电池堆功率，每电池堆最多允许退出3簇，否则自动退出变流器。

5.能量管理系统(EMS)

5.1储能调频能量管理系统用于实时监控储能电站系统12个画面，分为整体监控、系统监控、电池监控、PCS监控、历史曲线、故障记录、事件记录、系统通讯、调试画面、备用、用户登录、退出。

5.2整体监控界面用于显示储能系统6kVA、B段的总有功，电池系统总SOC状态。

5.3系统监控界面用于显示储能开关柜、PCS、电池系统运行状态，并用于对储能系统的起动、停止。

5.4电池监控界面用于显示储能电池SOC,电芯最高、最低电压，电芯最高、最低温度，故障字、状态字等信息。

5.5PCS监控界面用于显示储能PCS系统的运行信息、故障字、报警字等。

5.6故障记录、事件记录界面显示系统所有的故障、事件时间、状态故障、确认状态等。

5.7系统通讯界面提供EMS和电池、PCS、AGC系统通讯组态、状态，包括电池PLC和电池BMS系统，BMU各子站的通讯状态。

6.消防系统

6.1PCS箱内变压器舱和PCS舱各1烟感和1温感。1级火警：烟感或温感信号报警，消防主机报警显示，且PCS集装箱声光报警器动作。2级火警：烟感和温感同时动作；变流器跳闸并自动跳高压侧开关。

6.2环网柜集装箱内共有1烟感、1温感和手动报警。1级火警：环网箱内任一个烟感或温感动作，报警器动作，消防主机显示报警。2级火警：环网箱内烟感和温感同时动作，或一烟感或温感再加上手动报警动作，跳开环网柜所有开关。

6.3集控集装箱监控室有2烟感、1温感和手动报警，设备区有1烟感和1手动报警。

6.4每个电池堆集装箱由7电池簇舱和1电气舱组成。每电池簇舱和电气舱各安装有1烟感和1温感。1级火警：簇舱内任意一个烟感或温感动作，电池堆PCS自动停止，断开直流隔离开关，切断辅助电源电源、空调电源。2级火警：簇舱内烟感和温感同时动作，本电池堆PCS自动停止，延时30S，七氟丙烷进行喷洒。为防止电池热失控，每电池簇各有一个独立的水消防管路，将消防水从电池集装箱下部灌入。

7结语

通过实际运行经验推论，投入储能调频后，一次调频KP值已达到3.0以上，调频品质得到大幅提升，在现货交易市场及大机组低能耗的强烈竞争不利形势下，辅助服务补偿得到大幅增长，为企业带来更多的盈利，为企业的高质量发展提供了有力保障。

参考文献：

[1]GB38755电力系统安全稳定导则

[2]GB51048电化学储能电站设计规范规定

[3]GB/T40090储能电站运行维护规程