火力发电厂储能调频系统应用研究
储能系统辅助火电机组联合调频应用分析
储能系统辅助火电机组联合调频应用分析摘要：本文以火电厂储能系统改造为例，介绍了储能系统的配置、运行方式以及实际工程效果，根据实际运行情况分析存在的问题，探讨了储能系统问题的技术策略，为火电机组与储能系统联合 AGC 调频技术的实际工程应用提供了参考。
关键词：储能；联合调频；调节性能1前言随着电力需求的增长和电力企业市场化改革的推行，电力系统的运行和需求发生了巨大的变化，电力系统对储能的需求日益增大。
同时，大量的可再生能源的大规模并网，造成了电网频率的不稳定。
常规火电机组AGC调频用以解决区域电网内秒级或分钟级的短时间尺度、具有随机特性的有功不平衡问题， AGC调频时会出现调节的延迟、偏差（超调和欠调）等问题。
储能系统相对容量小输出范围小，但响应速度快，储能、火电协调运行能够显著改善火电机组对电网AGC调频指令的执行效果。
以火电机组作为响应AGC调频指令的基础单元，以储能系统作为快速响应 AGC 指令的补充单元，将机组出力与储能系统出力合并后作为系统总出力送至电网，能够达到改善机组AGC性能的目的，保证电网频率的稳定，提高电力系统运行的安全性。
2储能系统接入、运行方式及联锁电厂现有装机规模1320MW，二期#3、4机组（2×330MW），三期#5、6机组（2×330MW）。
储能电站规模10MW/5MWh，电池采用磷酸铁锂电池，采用预制舱方式布置，包括2个5MW/2. 5MWh储能子系统，每个子系统由2个额定容量2.5MW的储能单元组成，每个储能单元包含2个额定容量1.25MW的储能系统交直流逆变器（PCS）和1个1250kWh的电池集装箱。
每套储能电池组接入一台500kWPCS直流侧，每两台PCS交流侧并联接入双绕组升压变低压侧，经升压变升压后经6kV就地开关柜接入储能电站6kV母线。
四段储能母线分别接入四台机6KV厂用电母线。
正常运行时每组PCS、电池子系统输出功率 2.5MW，当储能电站侧母联闭合，每个子系统输出功率5MW参与一台机组调频，当电厂单台机组运行时，通过电厂侧6kV母线联络实现 6kV 母线A段或B段联络实现储能电站输出功率 10MW。
储能系统在火力发电厂联合调频中的应用研究
储能系统在火力发电厂联合调频中的应用研究发布时间：2021-09-06T11:01:14.767Z 来源：《科学与技术》2021年第4月第11期(中）作者：刘欣荣[导读] 为正确在火力发电厂联合调频中使用储能系统，本文将展开相刘欣荣北京禹众久远能源科技有限公司【摘要】为正确在火力发电厂联合调频中使用储能系统，本文将展开相关研究，主要论述火电厂联合调频问题与储能系统应用意义，后介绍储能系统调频应用方式，最终结合案例验证系统应用效果。
结果显示，储能系统应用效果突出，可使联合调频性能大幅增长。
【关键词】储能系统；火力发电厂；联合调频0.引言火电厂联合调频的主要作用是控制电力系统频率、联络线功率，以保障电网随机特性平衡，故联合调频在当前得到了广泛应用。
但联合调频在实际应用中暴露出了很多问题，这些问题限制了联合调频的价值，因此业界开始针对问题进行思考，希望得到一个能解决所有问题，使联合调频作用能充分发挥的方法。
在这一背景下，储能系统的出现带来了解决问题的方法，经过一系列实验发现，当储能系统与联合调频相结合，联合调频内的相关问题迎刃而解，作用自然充分发挥，故为了推广该方法，有必要展开相关研究。
1.火电厂联合调频问题与储能系统应用意义1.1联合调频问题目前，多数火电厂的联合调频方式为AGC自动发电控制，该方式也被称为二次调频，是目前并网发电厂中的重要服务项目之一。
AGC 自动发电控制的主要作用为：通过各类调频资源，采用自动发电控制功能对发电的速率进行实时控制与调整，使得发电处理发生改变，同时还能实现电力调度指令执行情况监督，使得电力系统的频率、联络线功率得到有效控制。
但AGC自动发电控制的调频电源多为火电机组，故受火电机组响应时间缓慢、机组功率爬坡速度慢等因素影响，联合调频的调频指令执行情况监督结果不准确，常存在延时、偏差现象，不利于调频长期结果。
同时火电机组的功率变化十分频繁，因此机组设备损耗量大，容易出现故障影响。
火力发电厂储能调频系统应用研究 袁文伟
火力发电厂储能调频系统应用研究袁文伟发表时间：2018-05-02T09:40:55.977Z 来源：《电力设备》2017年第36期作者：袁文伟[导读] 摘要：近年来，风电及光伏发电等新能源大规模并入电网，由于其固有的发电特性，对电力系统稳定运行造成了一定的影响，主要表现为调峰和调频两个方面。
（广东电网有限责任公司东莞供电局广东东莞 523000）摘要：近年来，风电及光伏发电等新能源大规模并入电网，由于其固有的发电特性，对电力系统稳定运行造成了一定的影响，主要表现为调峰和调频两个方面。
特别是在冬季风电大发的时期，由于大量火电机组进入供热期，使得电网的调频能力进一步下降，风电弃风现象严重。
随着电网中风电装机容量不断增大，如不能满足电网对AGC调频辅助服务的需求，将对风电等新能源的开发利用形成严重制约。
关键词：发电厂；储能；调频系统；应用一、国内外储能调频应用基本概况目前，大容量储能系统已经开始应用于电网自动发电控制AGC（Automation Generator Control）调频领域，在美国经过多年的实际运行论证，现在已经大规模采用。
纽约州电力系统运行情况表明，9MW的储能调频系统虽然只占其电网总体调频容量的3.3%，其完成的调频任务量却占总体调频任务量的23.8%，储能系统能够有效降低电网调频容量。
韩国已有300MW储能调频系统投运，在未来3年还将部署500MW的储能调频系统。
德国有100MW储能调频系统正在建设。
印度中央电力监管委员会目前正在制定引进辅助服务市场的政策框架，要求2%～3%的发电容量用于调频，将带来4～5GW的调频市场潜力。
中国国内也开展了一些应用储能实现削峰填谷的示范应用工程。
我国北部地区电源结构还是以大型火电机组为主，调频电源主要依靠火电机组，机组功率调节任务繁重。
火电机组长期承担繁重的调节任务，会造成发电机组设备磨损严重，超净排放目标难以实现等一系列负面影响，严重考验电力系统的可靠运行。
火储联合调频在发电侧的应用研究
214研究与探索Research and Exploration ·工程技术与创新中国设备工程 2024.01 （下）目前，浙江省电网调频以火电机组为主，通过调整机组有功出力，响应系统频率变化。
火电机组由自身通过汽轮机调门调节功率，但响应时间长、爬升速率低，无法准确跟踪调度的指令，会导致调整时间延迟、调整偏差、调整反向等现象。
与火电机组相比，水力发电机组的响应更快，可以在几秒钟内达到调度指令要求。
然而，浙江境内水力发电机组建设受到地理条件与天气因素的制约，总体可用频调能力有限，因此迫切需要更新的频调技术，以满足调度的频调要求。
火储联合调频系统响应速度快，短时功率升降快，调节灵活，可在毫秒至秒内实现满负荷输出，并在额定功率范围内精确控制。
1 火储联合调频的应用特点火储联合调频技术在火电厂中的作用主要体现在改善电厂自动发电控制（AGC）性能方面。
研究表明，当一台全程参与AGC 频调的火电机组有储能装置参与辅助调节时，可以有效提高火电厂的AGC 性能，并将机组的Kp 值（调节性能综合评价指标）提高到5.0以上。
此外，由于传统的火力发电机组需要经过一系列复火储联合调频在发电侧的应用研究赵觉，傅学辉，黄泽璋 （浙江浙能乐清发电有限责任公司，浙江 乐清 325600）摘要：随着火电机组深度调峰和频率调节需求的不断增加，通过火储联合调频的灵活调节引起了业界的广泛关注，储能的应用价值逐渐得到了市场的认可，已成为推动我国能源转型和能源结构调整的一大技术亮点，在政策的支持下，蓄电储能在增量配电网内会有更多应用场景和价值。
关键词：储能；调频；火电中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2024）01（下）-0214-03杂的过程才能将一次能源转化为电能，对有功功率调节的响应速度较慢，这导致当机组承担AGC 调节任务时，制粉系统会出现负载升高、设备磨损严重、发电煤耗增高等一系列问题。
火电机组储能调频系统研究与分析
火电机组储能调频系统研究与分析摘要：本文对储能辅助调频系统的技术背景进行了分析，对储能系统的功能和方案配置进行了论述对比，后分析了储能系统的控制策略、厂用电容量校核、短路电流校核及继电保护影响，另外探讨了储能调频系统的关键部件储能双向变流器（PCS）及电池管理系统（BMS）。
关键词：辅助调频，AGC，控制策略，储能双向变流器，电池管理系统1技术背景：《广东调频辅助服务市场交易规则(试行)》的正式实施，广东省成为全国首个投入运行的电力现货市场，激发了市场主体提供更优质调频辅助服务的活力，火电机组的调频性能将会成为电厂重点关注的目标，一方面直接影响了最终获得的补偿费用；另一方面也将影响主体在市场参与中的报价排序。
用储能系统辅助火电机组优化调节性能，既能提高现货市场环境下电厂调频辅助服务能力及经济收益，也能缓解电网的调频压力，提高电网的安全稳定。
电化学储能系统，储能系统由电池集装箱、中压变流集装箱、6kV 配电集装箱和集控集装箱组成。
每套储能调频系统通过几路开关分别接入高厂变的 6kV 工作母线备用间隔，最终实现联合火电机组开展 AGC 调频辅助服务，以在调频辅助服务市场获得收益，同时减小机组在调频过程中的损耗。
储能系统的设计以保证机组运行的安全性、可靠性为第一要素，储能系统可用率应达到 97%以上，整体能量转换效率高于 90%，储能时长按1h配置，储能系统一般采用“一拖二”方式，2储能调频系统功能及方案配置储能调频系统利用大容量锂电池系统辅助机组进行调频服务，通过储能系统来承担绝大部分的负荷折返调节，把机组从此类任务中解放出来。
储能系统反应速度快、调节精度高，可以弥补机组此类性能的不足，极大的提升机组的调节性能。
储能系统避免了机组的绝大部分折返调节，可以减少设备磨损，稳定机组运行参数，进而达到节煤的效果。
在机组协调优化的基础上增加储能辅助调频系统，保障电厂的综合调频性能指标达到相对理想的状态，从而保障投资收益。
电储能联合调频技术在火电厂的应用研究
电储能联合调频技术在火电厂的应用研究摘要：随机查看某火电厂2#机组在2020年12月到2020年1月某区间内调频KP值，平均在3.89左右，尽管机组的KP值较高，但是，对机组的磨损、寿命均造成了一定程度的透支。
结合某区域已经投运的火电联合储能调频项目，机组配置系统储能后，可以显著提高机组联合调频性能。
一般情况下，KP值可以达到5.5以上，随着调节性能的提高，基本可以保证储能联合机组每天在电网调频服务市场中标，参与电网AGC调频服务，获得AGC补偿收入。
参与调频服务后，每年可为电厂带来可观的调频服务补偿收入。
机组配置储能参与调频服务后，电网不再考核AGC和发电计划，可为电厂节省考核费用。
机组参与调频服务后，现货期间，机组可获得现货偏差电费补偿。
2020年8月现货运行期间，多家电厂30万容量(单机)获得的偏差补偿费用几百万元。
目前，电厂机组的运行速率是9.5MW/min，从同类型区域内循环流化床机组配置储能后的运行情况看，机组速率设定在5MW/min左右即可保证正常运行，保护设备，减少损耗，增加收益。
关键词：电储能；调频技术1 项目实施的必要性某电厂两台机组自2020年生产以来，协调控制系统自动调节系统进行了控制策略修改和参数调整优化，机组协调控制系统稳定，机组协调性能满足电网ACE考核要求。
但目前满足电网ACE考核要求是以牺牲机组寿命、增加机组磨损为代价的，长此以往，势必会对机组的安全稳定运行、超低排放、煤耗等都有较大影响，因此，以机组控制系统优化而换取的调频短期收益方式是不可取的。
据不完全统计，目前，参与AGC调频的机组最低KP值都在4以上，随着已批复剩余试点项目的逐步投运，未来参与AGC竞价调频的机组KP值会要求更高更严。
2 电厂现状2.1 电气主接线两台2×350MW机组接入厂内220kV配电装置，220kV配电装置共3回进线（2回主变，1回起/备变），2回出线，出线接入国网220kV变电站。
火电厂储能调频的应用前景
火电厂储能调频的应用前景Power Electronics ?电力电子Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程? 225【关键词】调频储能收益1 储能调频必要性当前优质的调频资源非常少，且电网的负荷波动比较大，电网的负荷和火电厂之间的出力偏差就会导致频率的偏移。
而随着我国风光发电市场的逐渐成熟，使得电网短时间内的供需平衡出现了较为严重的问题。
靠现有燃煤机组的惯性调节不能满足要求，而储能可以把频率调整回来，能够在毫秒级中做出响应。
2 电厂储能调频的原理火电机组一般是通过厂用2万伏特线路，经过一次降压，把储能系统接入到厂用电母线，然后再经过一个升压，跟火电机组的2万伏特线路直接并联，最后给上级电网处理。
每次调节时，电网会给火电机组下达一个指令，如果下达功率增加的指令，那么储能系统发电功率和火电机组就会联合出力。
在火电机组自己慢慢感到电网指令功率的时候，储能就退出来了。
整个过程当中，通过控制系统不断计算火电厂的出力和电网调度指令之间的偏差，然后反馈给储能系统。
同时，储能系统的起始状态不能处于满电状态，一般处在60%左右的状态。
系统的主要二次控制原理，当AGC 调度的指令发出来以后，和DCS 系统算出来功率偏差直接给储能系统，控制储能系统出力。
3 电厂储能调频投资方式有关火电厂调频的细则有两个：分摊和补偿。
电厂调频的主要投资方式，一般包括第三方投资，而火电厂很少参与投资，但是这个也不是绝对的。
火电厂和投资方一般要分摊，就是把补偿收益进行分成，一般投资方是拿收益的大头的。
储能的应用主要包括三个方面：发电侧、火电厂储能调频的应用前景文/潘冬辉鞠振河电网侧、用户侧。
对一个火电厂调频系统，这个投资也不完全在电池上，用户侧和电网侧的储能系统，一般来说电池TCS 设备投资比重大；而对于火电厂来说，往往是电池和PCS ，这些设备投资比重大概是50%，另一半投资在工程上，包括控制系统的控制策略等等。
储能在电力系统调频调峰中的应用
储能技术是近年来备受关注的热门领域，其中在电力系统中的应用更是备受瞩目。
作为一种能够有效提高电力系统调频调峰能力的技术手段，储能在电力系统中的应用具有重要意义。
在本文中，我们将从多个方面探讨储能在电力系统调频调峰中的应用，深入了解其在电力系统中所扮演的重要角色。
1.储能技术的基本概念储能技术是指通过将电能转化为其他形式的能量储存在设备中，待需要时再将能量释放，以实现对电能的储存和调度。
常见的储能技术包括电池储能、超级电容储能、抽蓄水能等。
这些储能技术可以有效解决电力系统在调度和峰谷填补过程中面临的挑战，提高电力系统的灵活性和稳定性。
2.储能技术在电力系统调频中的应用在电力系统中，调频是指对系统频率进行调控，以维持系统的平衡和稳定。
传统的调频手段主要依靠发电机组的运行来实现，但随着新能源的大规模接入和电力系统的复杂化，传统调频手段已经难以满足日益增长的需求。
储能技术的应用为电力系统调频带来了新的可能性，通过储能设备对电能进行存储和释放，可以快速响应系统频率变化，提高电力系统的调频能力。
电力系统中的负荷通常存在着昼夜变化和季节变化，同时新能源的接入也带来了不确定性和波动性。
在这种情况下，储能技术可以通过存储低谷时段的多余电能，然后在高峰时段释放电能，以弥补供需之间的差距，实现电力系统的调峰功能。
储能技术的应用能够有效平抑电力系统调峰期间的负荷波动，提高系统的可靠性和经济性。
4.储能技术在电力系统中的挑战与展望尽管储能技术在电力系统调频调峰中具有巨大潜力，但其在实际应用中仍面临着一些挑战。
比如储能成本、技术性能、系统规模等问题，都需要在实际应用中得到解决。
然而，随着技术的不断发展和成熟，相信储能技术将会在未来取得更大的发展，并为电力系统的稳定运行和可持续发展贡献更多力量。
总结通过本文的探讨，我们更加深入地了解了储能在电力系统调频调峰中的应用。
作为一种能够提高电力系统灵活性和稳定性的关键技术手段，储能技术的应用带来了新的可能性和机遇。
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3 . 1 火电厂对储能调频系统需求
火电厂联合储能系统AGC调 频 应 用 中 ，对储能调频系统
满足自动运行安全要求。
3 . 2 储能调频系统接入原理框图
在 可 靠 性 、循 环 寿 命 、充 放 电 时 间 比 ，以及外形尺 寸 方 面 提 出 了
储能调频系统接人原理框图如图2 所示。
全 面 的 要 求 ，主 要 包 括 ：
万次以上。
与监视控制系统。⑦系统的防雷及接地装置 。⑧集装箱房土
6)
高可靠性、高安全性。① 在电网、机组故障工况下的可
建基础及辅助设施。
靠 的 退 出 运 行 。② 具 备 完 善 的 故 障 管 理 功 能 ，储 能 系 统 故 障 不
3 火力发电厂储能调频系统设计
影 响 机 组 的 正 常 运 行 。③ 具 备 完 善 的 防 爆 、防 火 、抗 震 等 保 护 ，
台火电机组的实际跟踪电网AGC指令进行功率调节的过程。 而 适 用 于 电 网 AGC调 频 的 储 能 系 统 ，在 额 定 功 率 范 围 内 ，
s 可 以 在 1 内、以 9 9 % 以上的精度完成指定功率的输出，其综 合 响 应 能 力 完 全 满 足 在 AGC调 频 时 间 尺 度 内 的 功 率 变 换 需
人和输出。
RTU和 DCS系统通过通讯接口/硬 接 线 方 式 连 接 ，接 受 AGC
109
技术研发
调度 、D C S 投切操作等指令，同时上传储能系统状态信号。储 能系统总控单元根据接收到的A G C 指令 等 运 行 数 据 ，经过算
TECHNOLOGY AND MARKET Vol.24,No.12,2017
2 储能调频系统技术分析
2 . 1 储能调频技术特征
AGC 自动发电控制（
)
通
过
机
实
时 调 2 2 Z 2 2 2 2 2 Z
+ HJ.
Og o
节
电
网
中
机
组
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有
功
出
组
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调
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量
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表现为调节的延迟、偏 差 （超调和欠调）等现象。图 1 中显示一
1% 电网未来几年的AGC调 频 总 需 求 还 会 迅 速 增 加 [2]。一 方面风电装机在快速增加，区 域 电 网 内 缺 乏 AGC性能优异的
出力信号上传电网，作 为 A G C 考核依据。 R T U 改造内容包括& 1%储能系统出力方向定义与发电机组相同，即向电网馈电
核心设备组成，主 要包括:①锂 电 池 集 装 箱 。②双向功率变换
装置集装箱。③ 储 能 锂 电 池 柜 （含 BMS) 。④ 直 流 配 电 柜（含 BMS供电系统）。⑤双向功率变换装置。⑥ SCADA数据采集
功率双倍的调节能力。
5)
系 统 寿 命 :管 理 良 好 的 储 能 系 统 的 循 环 寿 命 可 以 达 到 百
将一次能源转换成电能将经历一系列复杂过程，目前作为主力
的火电机组的AGC调频性能与电网的调节期望差距较大，具体
一 步 下 降 ，风 电 弃 风 现 象 严 重 。随 着 电 网 中 风 电 装 机 容 量 不 断
增 大 ，如不能满足电网对AGC调频辅助服务的需求，将对风电
等新能源的开发利用形成严重制约。
其固有的发电特性，对电力系统稳定运行造成了一定的影响， 电 网 AGC调频功能主要由水电、燃气机组以及火电机组提供。
主 要 表 现 为 调 峰 和 调 频 两 个 方 面 。特 别 是 在 冬 季 风 电 大 发 的 时 期 ，由 于 大 量 火 电 机 组 进 人 供 热 期 ，使 得 电 网 的 调 频 能 力 进
3.3 控制系统及RTU系统的信号接入与改造
1)
系统规模:模块化设计，通过并联可实现20 MW以上系 一 台 300 MW机 组配套9 MW的储能系统，由 3 组 3 MW
统规模。
储能子系统并联构成，控制系统由一个总控单元与3 组子控单
2)
响应速度:毫秒级实现额定功率范围内的有功无功的输元构成，子 控 制 单 元 采 用 PLC。储 能 系 统 的 总 控 单 元 与 电 厂
同 时 满 足 电 网 AGC辅 助 服 务 需 要 ，实现 多 赢 。 关键词！AGC; 电网辅助服务；储能调频 doi ：10. 3969/ j .issn.1006 - 8554. 2017.11.056
1 概述
力 ，实现对电网频率及联络线功率进行控制，解决分钟或秒级短
近年来，风电及光伏发电等新能源大规模并人电网，由于 时间尺度内，区域电网具有随机特性的有功不平衡问题。 目前
法确定储能系统出力指令，并 下 发 至 储 能 系 统 子 控 制 单 元 ，控 制储能系统运行和出力。
图 2 系统框图
储能系统接人后，现 有 的 R T U 设 备 在 向 机 组 发 送 A G C 指 4. 1 . 2 未来预期
令的同时，需增设发送给储能系统的信号。同时 ，储能系统接 人后需要将机组出力与储能系统出力进行合并，并将合并后的
求 ，即调节反向、调节偏差以及调节延迟等问题将不会出现。
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图 1 功率调节过程
2 . 2 储能调频系统构成
储能系统主要由锂电池（含 BMS)
功率变换装置等
3)
精确控制:能够在可调范围内的任何功率点保持稳定输出。
4)
双 向 调 节 能 力 :充 电 为 用 电 负 荷 ，放 电 为 发 电 电 源 ，额定
技术与市场 2017年第24卷第12期
技术研发
火力发电 水 利 电 力 物 资 集 团 公 司 ，北 京 100040)
摘 要 ：随着新能源发电比例的快速提高，电网调频容量不足的问题凸显，采用新的手段提升电网整体调频能力成为研 究的 方向。这 其 中 ，火 电厂 灵活性 改造 和储能 调频技 术是 “十 三 五 ”期 间 发 展 方 向 。针 对 火 力 发 电 厂 联 合 储 能 调 频 系 统 的 技 术 和 商 业 可 行性 进 行研 究 ，得 出 结 论 ，火 电 厂 联 合 储 能 调 频 系 统 ，不 仅 可 提 高 火 电 厂 安 全 运 行 水 平 、降 低 设 备 损 耗 ，