摘要：受能源结构变化影响，随机性、间歇性和不稳定性的新能源接入系统时会对电网安全稳定运行造成冲击，电网调频需求大幅增加。储能系统与电厂AGC联合调频效果明显，作为快速高效的调节电源，储能对电网频率控制和安全稳定运行具有重要意义，也提高了新能源的消纳水平。运行年限较长的燃煤机组在经厉了超净排放后，厂用变容量不足成为了制约接入合适容量储能系统的第一制约因素。本文分析了在高厂用容量不足时的解决方法，并给出了接入合适容量储能系统的方案，对存在相同问题的机组有一定的借鉴意义。
关键词：新能源 储能调频 高厂变容量 AGC 闭锁 限制
0引言
当前，随着国家对新能源鼓励政策的出台，广东新能源成井喷式增长，电网的 AGC 调频需求急剧增加。为保障广东电力系统安全、稳定、经济运行，国家能源局南方监管局组织编写了《广东调频辅助服务市场交易规则（征求意见稿）》，并于 2018年9月正式运行。该规则规定调频电源选择和补偿收益上均考虑机组的调频性能，调频性能优的机组中标优势大、调频里程大、调频服务时间长，最终获得的调频里程补偿和 AGC 容量补偿更多，鼓励发电企业提供更优质的调频辅助服务。
1面临的问题
目前火电厂机组综合调频性能指标均较低，甚至不能保证机组在各个时段均中标参与 AGC 调频，且存在机组不能有效响应部分 AGC 指令的问题，导致机组调频里程较小，获得调频里程补偿和 AGC 容量补偿费用均较少，机组参与 AGC 调频收益水平较低。储能调频系统投运后，将大幅提升综合调频性能指标，保证机组中标和调频服务时长，增加机组调频里程，进而增加机组调频里程补偿和 AGC 容量补偿费用，机组参与 AGC 调频辅助服务的总收益成倍增加，可以通过收取储能调频系统电费和分享增加的 AGC 补偿获得收益。
按照行业经验与仿真计算，我厂若能安装18MW/9MWH容量储能系统则能使收益最大化。但是根据机组现有的高厂变容量、接线方式与设备布置情况，受高厂变容量不足影响，计算出我厂储能调频系统容量最大为12MW/6MWH，如此则不能大范围覆盖机组AGC调节区间，机组调节性能较差，经济收益较低。实际可安装容量与最大收益安装容量出现矛盾，亟待解决!
2常规解决方案
鉴于储能系统设计采用一拖二形式（任意一套储能装置在一个时刻只能投入某一台机组运行）接入电厂#1和#2机组高厂变6kV母线A段或B段，可分别为#1、#2机组提供调频辅助服务，或同时输出18MW为#1或#2机组提供调频辅助服务，不影响电厂原有设备正常运行。
2.1高厂变扩容
2.1.1根据容量核算，需将高厂变容量更换为70/40-40MVA（430万元/台），相关变压器基础和油池需要重做（不考虑启备变）。本方案总投资估算如下(不含设计费)：建筑工程费+设备购置费+安装工程量+其它费用=40+860+150+10=1060万元。
2.1.2高厂变扩容的优缺点
优点：解决了储能调频系统接入容量不足的问题
缺点：投资高、施工时间长
2.2新增专用高厂变
2.2.1新增调频储能专用的高厂变，容量为20/10-10MVA，T接于主变与发电机之间。
同时需要增加高厂变厂用分支（离相封闭母线）、增加6kV开关柜、发变组保护装置改造等。本方案总投资估算如下(不含设计费)：建筑工程费+设备购置费+安装工程量+其它费用=92+867+347+35=1341万元。
2.2.2新增专用高厂变的优缺点
优点：解决了储能调频系统接入容量不足的问题
缺点：投资高、施工时间长
总结：通过常规方案解决高容量不足问题，需要较长时间窗口且需要大量资金，均不属于优选方案。
3技术解决方案
鉴于我厂电泵功率为8600KW，年运行时间不超过10小时/年，初设计时电泵主要用于机组启动用，不作为汽泵备用泵，若不考虑电泵所占容量重新计算，通过仿真计算，将储能调频容量提高为18MW/9MWH后，高厂变容量则满足需求。
3.1调整运行方式，增加限制与闭锁
经中南设计院核算，系统容量最大为18MW，每个6kV工作段为9MW时能使收益最大化。但在现有运行方式下，无法正常接入厂用电系统，需要通过运行方式调整来满足需求。
3.1.1 增加电泵启动闭锁
储能系统运行时，通过电泵启允许逻辑闭锁，禁止电泵启动。具体实施：在电泵启允许逻辑中并入条件：储能开关合闸信号闭锁启动电泵（热工信号）；同时增加就地两个开关之间闭锁，当其中任一开关合闸位时，无法就地手动合闸另一开关（电气信号）。
3.1.2增加储能系统投入闭锁
电泵运行时，通过储能开关合闸允许逻辑闭锁，禁止合储能开关。具体实施：在电泵开关合闸时，禁止合储能开关（热工信号）；同时增加就地两个开关之间闭锁，当其中任一开关合闸位时，无法就地手动合闸另一开关（电气信号）。
3.2增加电流限制条件
3.2.1 6kV段工作进线开关增加过流保护，该保护仅征对跳开储能开关，在达到一定定值后，直接跳开储能开关，保证高厂变及分支开关不过负荷运行。
4结论
4.1通过设置电泵电源开关与储能系统开关双重闭锁来实现提高储能系统容量。闭锁分两套，一套是电气量闭锁，取两面开关的分合闸节点，实现硬闭锁；一套在DCS中取反馈信号，实现逻辑闭锁，两套闭锁同时起作用，当电泵开关合闸时，闭锁投入储能系统；当储能系统投入运行时，闭锁电泵启动
4.2设置进线开关电流限制，当进线开关电流达到设定值后自动减少储能系统的充电电流，达到安全值后自动跳开储能系统。
4.3 通过技术方案解决高厂变容量不足问题既合理利用了设备运行方式，又节省了大量投资，且不需较长时间窗口，技改方便灵活。
参考文献:
[1]王斐 梁涛 储能系统辅助火电机组联合AGC调频技术的应用 山东电力工程咨询院有限公司 山东济南
[2]河源电厂机组储能辅助调频系统技术改造方案
[3]河源电厂机组储能辅助调频系统设计方案 深圳市科陆电子科技股份有限公司
论文作者:莫敏
论文发表刊物:《电力设备》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/8
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