廣東電科院能源技術(shù)公司蘇偉：火電廠儲(chǔ)能調(diào)頻系統(tǒng)并網(wǎng)性能測(cè)試
廣東電科院能源技術(shù)有限責(zé)任公司風(fēng)電儲(chǔ)能事業(yè)部部長(zhǎng) 蘇偉
聚焦“技術(shù)應(yīng)用雙創(chuàng)新，規(guī)模儲(chǔ)能新起點(diǎn)”，通過(guò)組織主題演講、展覽展示、創(chuàng)新大賽、專題研討、項(xiàng)目考察、新品發(fā)布、技術(shù)交流等多種活動(dòng)，多維度精準(zhǔn)對(duì)接全球儲(chǔ)能市場(chǎng)與應(yīng)用，助力中國(guó)儲(chǔ)能企業(yè)與國(guó)際接軌，為儲(chǔ)能企業(yè)搭建與政策制定者、規(guī)劃者、電網(wǎng)管理者、電力公司、能源服務(wù)商的交流互動(dòng)平臺(tái)。2019年5月18-20日，中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟、中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所舉辦“ESIE2019儲(chǔ)能?chē)?guó)際峰會(huì)暨展覽會(huì)”，廣東電科院能源技術(shù)有限責(zé)任公司風(fēng)電儲(chǔ)能事業(yè)部部長(zhǎng) 蘇偉在會(huì)上發(fā)言。
大家下午好!我是來(lái)自廣東電網(wǎng)的蘇偉，非常容幸有機(jī)會(huì)跟大家一起，分享我們?cè)谪瀼貓?zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程當(dāng)中的工程案例。
火電廠儲(chǔ)能調(diào)頻系統(tǒng)并網(wǎng)性能測(cè)試，這是我們?cè)谠聘‰姀S9MW的調(diào)頻工作。
2018年，南方區(qū)域電化學(xué)儲(chǔ)能電站并網(wǎng)運(yùn)行管理及輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則(試行)，8月18日印發(fā)《廣東調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)交易規(guī)則(征求意見(jiàn)稿)》。南方(以廣東起步)首個(gè)電力交易現(xiàn)貨市場(chǎng)。
電池儲(chǔ)能響應(yīng)速度快，短時(shí)功率吞吐能力強(qiáng)，有效提升電力系統(tǒng)調(diào)頻能力，彌補(bǔ)大量可再生能源接入電網(wǎng)，補(bǔ)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(jìn)行儲(chǔ)能調(diào)頻項(xiàng)目。
儲(chǔ)能系統(tǒng)，一般通過(guò)6kV/10kV母線接入電網(wǎng)，需對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)帶來(lái)的影響進(jìn)行評(píng)估，必要時(shí)改造，以適應(yīng)儲(chǔ)能系統(tǒng)接入要求。第二，儲(chǔ)能系統(tǒng)本身還有待進(jìn)一步安全驗(yàn)證。儲(chǔ)能系統(tǒng)建在火電廠內(nèi)，其火災(zāi)隱患嚴(yán)重威脅火電機(jī)組的安全運(yùn)行，因此有必要對(duì)接入電網(wǎng)進(jìn)行全面的安全的性能評(píng)估，為入網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)嚴(yán)格把關(guān)，最大限度把安全風(fēng)險(xiǎn)降低。
儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)測(cè)試，具體13項(xiàng)。根據(jù)調(diào)度協(xié)議，五項(xiàng)涉網(wǎng)安全評(píng)估及試驗(yàn)。儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)PSS影響，機(jī)組+儲(chǔ)能聯(lián)合AGC試驗(yàn)，儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)AVC影響，及儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)機(jī)組一次性調(diào)頻并網(wǎng)試驗(yàn)。
試驗(yàn)?zāi)康模?yàn)證儲(chǔ)能電站的各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)是否滿足并網(wǎng)要求。
GB/T-36547-2018《電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》，測(cè)試條件、測(cè)試設(shè)備及測(cè)試方法。
新國(guó)標(biāo)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(hù)與安全自動(dòng)裝置、通信與自動(dòng)化等接入電網(wǎng)測(cè)試要求。
總共13項(xiàng)試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的情況，選取不同的測(cè)試對(duì)象。有的試驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)單個(gè)PCS進(jìn)行測(cè)試，有的對(duì)系統(tǒng)A/B兩段接入母線進(jìn)行測(cè)試，還有項(xiàng)目對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。
為什么我們這樣選擇呢?因?yàn)槟壳罢麄€(gè)測(cè)試的裝備，非常感謝中國(guó)電工院跟我們一起把這件事完成，電廠儲(chǔ)能系統(tǒng)是9MW/4.5兆瓦時(shí)，只能選擇500千瓦的PCS進(jìn)行測(cè)試。
電網(wǎng)適應(yīng)性，高穿、低穿每段選取有代表性的單個(gè)PCS進(jìn)行測(cè)試。
對(duì)功率控制測(cè)試、充放電轉(zhuǎn)換時(shí)間等分A/B段整體測(cè)試。對(duì)通信、過(guò)載能力等對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。
首先講電網(wǎng)適應(yīng)性測(cè)試，目的檢測(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)，在電壓波動(dòng)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(wú)功沒(méi)有什么變化。做實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇186%Un、103%Un、109%Un三個(gè)電壓測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試結(jié)果它的電網(wǎng)適應(yīng)性是可以的。
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選取兩個(gè)電壓測(cè)試點(diǎn)，113%Un、122%Un進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試以后，它沒(méi)有脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行，高穿故障確實(shí)是可以的。
低穿選取5個(gè)跌落點(diǎn)，0、20%、40%、60%、80%個(gè)跌落點(diǎn)，在上方?jīng)]有脫落，0.625秒的等都是可以的，連續(xù)運(yùn)行。
共13項(xiàng)試驗(yàn)，選取3項(xiàng)給大家介紹。
第二，涉網(wǎng)安全評(píng)估。
針對(duì)火電廠接入儲(chǔ)能系統(tǒng)具體情況進(jìn)行研究，結(jié)合儲(chǔ)能系統(tǒng)檢測(cè)報(bào)告，電能質(zhì)量實(shí)測(cè)參數(shù)及設(shè)計(jì)資料，分析儲(chǔ)能系統(tǒng)短路電流及保護(hù)適應(yīng)性。儲(chǔ)能調(diào)頻系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)影響，評(píng)估儲(chǔ)能系統(tǒng)接入對(duì)電網(wǎng)、廠內(nèi)負(fù)荷以及發(fā)電機(jī)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(xiǎn)。
評(píng)估工作電網(wǎng)有規(guī)定由有資質(zhì)的單位來(lái)做，開(kāi)安全評(píng)審會(huì)，如果安全評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)接著做下一步并網(wǎng)試驗(yàn)。儲(chǔ)能機(jī)組要接入高壓母線，要高廠便容量校核。儲(chǔ)能系統(tǒng)放電相當(dāng)于電源，對(duì)電氣系統(tǒng)短路電流的影響及保護(hù)適應(yīng)性分析。儲(chǔ)能PSC控制系統(tǒng)影響有功功率，可能對(duì)PSS可能產(chǎn)生影響，這塊要評(píng)估。變流器的諧波問(wèn)題，對(duì)電網(wǎng)、廠內(nèi)負(fù)荷整個(gè)電能質(zhì)量影響評(píng)估。儲(chǔ)能系統(tǒng)響應(yīng)快，充放電時(shí)間切換時(shí)間短，對(duì)接入點(diǎn)的電壓產(chǎn)生波動(dòng)，需要評(píng)估對(duì)AVC影響。為什么除了國(guó)標(biāo)36547、36548規(guī)定之外，要增加涉網(wǎng)試驗(yàn)，這是跟我們的調(diào)度、廠家、項(xiàng)目的承包方、業(yè)主方商量，最后做這些試驗(yàn)項(xiàng)目。
1.涉網(wǎng)里儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)PSS影響實(shí)驗(yàn)，具體測(cè)試結(jié)果是這樣的，儲(chǔ)能系統(tǒng)投入后，PSS抑制低頻振蕩效果基本沒(méi)有影響，儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)我們這個(gè)試驗(yàn)，儲(chǔ)能對(duì)PSS影響，它投入后沒(méi)有什么影響。
2.機(jī)組+儲(chǔ)能聯(lián)合AGC試驗(yàn)，試驗(yàn)?zāi)康模簷C(jī)組、儲(chǔ)能聯(lián)合起來(lái)性能是否提高?有真實(shí)的試驗(yàn)結(jié)果，確實(shí)機(jī)組AGC性能有大幅度提高，能夠迅速響應(yīng)調(diào)度機(jī)構(gòu)的調(diào)度調(diào)頻指令，實(shí)現(xiàn)秒級(jí)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(chǔ)能系統(tǒng)基本達(dá)到1.7左右，提高幅度比較大。目前廣東市場(chǎng)上只有這家電廠投入儲(chǔ)能調(diào)頻，現(xiàn)在它排在第一。
3.儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)AVC影響，儲(chǔ)能系統(tǒng)正常運(yùn)行因數(shù)為1，充放電過(guò)程中對(duì)6kW電壓、發(fā)電機(jī)機(jī)端基本無(wú)影響，對(duì)發(fā)電機(jī)機(jī)端基本沒(méi)有影響。
4.儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)機(jī)組一次調(diào)頻影響試驗(yàn)。設(shè)計(jì)儲(chǔ)能系統(tǒng)只參與AGC調(diào)頻，不參與一次調(diào)頻。EMS設(shè)計(jì)過(guò)程中需考慮，一次調(diào)頻與儲(chǔ)能出力不發(fā)生相互的影響。應(yīng)通過(guò)一次調(diào)頻影響試驗(yàn)驗(yàn)證在機(jī)組一次調(diào)頻實(shí)際動(dòng)作過(guò)程中，儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)一次調(diào)頻動(dòng)作的負(fù)荷，沒(méi)有拉回反向調(diào)節(jié)。
EMS做的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完做儲(chǔ)能試驗(yàn)的影響。儲(chǔ)能方向與一次調(diào)頻處置一致的條件下，儲(chǔ)能沿著原有方向出力，否則儲(chǔ)能不動(dòng)。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，確實(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)一次調(diào)頻是沒(méi)有影響的。
在測(cè)試工作過(guò)程中，一臺(tái)機(jī)組測(cè)試歷時(shí)38天，時(shí)間非常長(zhǎng)，共2臺(tái)機(jī)組，確實(shí)也發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題。在EMS里存在一些問(wèn)題，EMS人機(jī)界面不夠友好，控制策略、保護(hù)機(jī)制不清晰，出現(xiàn)問(wèn)題不便于排查。第二，系統(tǒng)控制策略不開(kāi)放，出現(xiàn)異常后無(wú)法共同分析問(wèn)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(kāi)關(guān)狀態(tài)延遲比較長(zhǎng)達(dá)到5秒以上，操作習(xí)慣與電廠原有運(yùn)行操作站相差很遠(yuǎn)，不便于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行。也就是說(shuō)它的儲(chǔ)能電站運(yùn)行跟我們整個(gè)電廠運(yùn)行相差太遠(yuǎn)。還有監(jiān)控信號(hào)采用通訊方式與DCS連接，網(wǎng)絡(luò)延遲與不確定性突出。測(cè)試出儲(chǔ)能響應(yīng)時(shí)間、轉(zhuǎn)換時(shí)間等數(shù)據(jù)離散度較大。這是我們?cè)跍y(cè)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)EMS存在的問(wèn)題。
還有存在的其他問(wèn)題：
第一，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的要求與電廠側(cè)儲(chǔ)能調(diào)頻項(xiàng)目的實(shí)際需求側(cè)重點(diǎn)有所不同，個(gè)別測(cè)試項(xiàng)目?jī)?chǔ)能系統(tǒng)不具備相關(guān)功能，它沒(méi)有這個(gè)功能帶進(jìn)來(lái)，像過(guò)載、無(wú)功功率調(diào)節(jié)等，這些東西以后需通過(guò)調(diào)度進(jìn)一步規(guī)范。
第二，儲(chǔ)能系統(tǒng)在測(cè)試前未經(jīng)過(guò)系統(tǒng)測(cè)試。常規(guī)機(jī)組都是有設(shè)計(jì)單位、施工單位、安裝單位、調(diào)試單位，但在儲(chǔ)能可能大家認(rèn)為系統(tǒng)小，沒(méi)有嚴(yán)格調(diào)試，調(diào)試都是廠家自己調(diào)，我們認(rèn)為會(huì)存在很大問(wèn)題。特別儲(chǔ)能電站大了以后，估計(jì)未來(lái)隱患非常多。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，設(shè)備廠家解決，有的是遠(yuǎn)程解決，浪費(fèi)大量溝通成本，解決問(wèn)題效率非常低。我們測(cè)試過(guò)程中，相當(dāng)于給他們做一次調(diào)試，時(shí)間非常長(zhǎng)，花了38天才測(cè)試完。
第三，儲(chǔ)能大家認(rèn)為儲(chǔ)能跟光伏、風(fēng)電不一樣，對(duì)電網(wǎng)沒(méi)什么影響，我們測(cè)試過(guò)程中確實(shí)有影響。儲(chǔ)能出力短暫反向調(diào)節(jié)、功率曲線波動(dòng)、部分指令不跟隨出力等問(wèn)題，說(shuō)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(chǔ)能系統(tǒng)額定能量測(cè)試達(dá)不到標(biāo)稱值要求，儲(chǔ)能系統(tǒng)的額定能量應(yīng)該是調(diào)度機(jī)構(gòu)能直接調(diào)用的電量。要上4.9兆瓦時(shí)的，只能調(diào)出3兆瓦時(shí)左右，很少。能量是直接調(diào)用的，不是電池能達(dá)到的，因?yàn)檫€有ISO等其他影響考慮。這是投資時(shí)投資商應(yīng)該考慮清楚的問(wèn)題。不然投這么多，調(diào)不了那么多電量出去，到時(shí)調(diào)度不認(rèn)電量這個(gè)問(wèn)題。
第五，要求儲(chǔ)能系統(tǒng)具備直調(diào)功能要求上送儲(chǔ)能系統(tǒng)狀態(tài)、接入系統(tǒng)狀態(tài)、儲(chǔ)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(gè)合同，正在做的已經(jīng)停下來(lái)兩個(gè)月，因?yàn)镻CS不具備這個(gè)功能，它沒(méi)辦法把數(shù)據(jù)上傳，所以沒(méi)辦法并網(wǎng)。
講一下業(yè)績(jī)，已經(jīng)完成云浮電廠9MW/4.5MWh項(xiàng)目，還有海豐、源河、順德五沙電廠、華潤(rùn)南沙電廠、珠海橫琴熱電廠等。
最后有兩個(gè)建議：
第一，編寫(xiě)針對(duì)電廠儲(chǔ)能調(diào)頻系統(tǒng)并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)。更加注重與發(fā)電機(jī)機(jī)組間的配合和協(xié)調(diào)。還要構(gòu)建與發(fā)電機(jī)組相同的控制平臺(tái)或成熟的監(jiān)控平臺(tái)。要搭建與機(jī)組相同的操作界面或者操作習(xí)慣。另外有一個(gè)建議，要增加儲(chǔ)能調(diào)試業(yè)務(wù)，如果增加第三方調(diào)試的話，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安全應(yīng)該是有保障、有幫助的。
第二，開(kāi)發(fā)基于高級(jí)語(yǔ)言的EMS和負(fù)荷分配策略。有效改進(jìn)現(xiàn)有EMS操作界面的視覺(jué)畫(huà)面，使之更為友好，滿足電廠操作習(xí)慣。增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)EMS的可維護(hù)性，使其控制邏輯、分配策略更加清晰明了，使得方便問(wèn)題的排查與修改。增加現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)，使儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)達(dá)到事件有記錄，歷史可追溯，故障可追溯。最后采用先進(jìn)負(fù)荷分配策略，實(shí)現(xiàn)與機(jī)組的最優(yōu)配合，最大程度發(fā)揮儲(chǔ)能系統(tǒng)的功能。
火電廠儲(chǔ)能調(diào)頻，我們的理念讓電池多動(dòng)、機(jī)組少動(dòng)，為什么?機(jī)組頻繁波動(dòng)，會(huì)增加機(jī)組能耗、增加機(jī)組損耗，儲(chǔ)能調(diào)頻得到收益還不夠機(jī)組損耗利益，把機(jī)組煤耗增高對(duì)火電廠沒(méi)有任何好處，可能通過(guò)調(diào)頻市場(chǎng)分得一點(diǎn)錢(qián)，這是搞電力的人的說(shuō)法。我們?cè)谧鲐?fù)荷分配時(shí)，大家讓機(jī)組先動(dòng)電池少動(dòng)，動(dòng)幾千次，少負(fù)荷讓電池先動(dòng)，機(jī)組不動(dòng)或機(jī)組慢慢動(dòng)，這是我的一點(diǎn)建議。
謝謝大家!
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