Топлинните енергийни блокове, като основен ресурс за регулиране на честотата, предоставящ спомагателни услуги на AGC (автоматично управлявано превозно средство), страдат от няколко недостатъка: дълго време за реакция (обикновено в диапазона от десетки секунди); бавна скорост на регулиране (стандартната скорост на регулиране (MWmin) за топлоенергийни блокове не надвишава 3% от номиналната мощност); и ниска точност на регулиране (допустимото отклонение за ТЕЦ е 1% от номиналната мощност).
Въпреки това, наемането на работаакумулаторни системи за съхранение на енергиявъв връзка с топлинни енергийни блокове, за да отговорят на AGC команди, могат напълно да се възползват от предимствата на системите за съхранение на енергия: кратко време за реакция (<100ms), fast regulation rate (regulation time from no-load to full-load less than 20ms), and high regulation accuracy. This improves the overall regulation performance index K of the unit while avoiding the need for large-capacity energy storage systems, enabling the project to achieve better economic benefits.
Основните принципи и процес на комбинирано регулиране на честотата на съхранение на топлина и енергия:
1) Електрически агрегатите за съхранение на енергия и термичните мощности могат да работят паралелно в края на връзката към мрежата, като работят заедно за проследяване на командите за изпращане на AGC, като по този начин значително подобряват цялостната регулаторна производителност;
2) Без да променяте първоначалното AGC управление на топлинния енергиен блок, конструирайте изходната команда на системата за съхранение на енергия въз основа на разликата между AGC командата и изхода в реално-време на топлинния енергиен блок и компенсирайте разликата в потреблението на мощност, причинена от разликата, като използвате бързите и точни характеристики за контрол на мощността на системата за съхранение на енергия.
3) Тъй като изходът на топлинния енергиен блок отговаря на командата AGC и се доближава до нея, изходът на системата за съхранение на енергия се оттегля съответно, докато топлинният енергиен блок най-накрая поеме изхода на командата AGC. Може да се види, че времето за работа с висока-мощност на системата за съхранение на енергия по време на едно регулиране на AGC е от порядъка на 1 до 2 минути.
Както може да се види от горния процес, максималната изходна мощност на BESS е разликата между командата AGC и текущата мощност на топлинния енергиен блок. Изискването за производителност набляга на висока-мощност, бързо и прецизно регулиране, докато изискването за капацитет е ограничено, което го прави типично приложение за мощност-тип BESS. Въпреки че капацитетът и мощността на BESS могат теоретично да бъдат оптимално конфигурирани на базата на честотата на мрежата и характеристиките на флуктуацията на сигнала за контролна грешка в региона, като се отчита цялостно въздействието на колебанията в натоварването, принципите на диспечиране на AGC на мрежата и оптимизиране на икономическите ползи, повечето настоящи процеси на проектиране се основават на анализа и статистическите данни на миналите AGC команди на устройството, стремейки се да проследят напълно повече от 90% от AGC изпраща команди и по време на работа поддържа SOC на батерията около 50%.
Освен това, въз основа на техническото изискване, че максималната скорост на промяна на мощността на топлинния енергиен блок е 3%P на минута и тъй като промените в командите на AGC са предимно на цикъл от минута-по-минута, конфигурирането на 2C система за съхранение на енергия при 3% от номиналната мощност P на топлинния енергиен блок е по-разумно.
Основният принцип е показан на фигурата.
В комбинираните системи за топлинна енергия и съхранение на енергия, методите за свързване към мрежата BESS (Система за съхранение на бойлерна енергия) обикновено попадат в две категории: единият използва излишния капацитет на съществуващия допълнителен трансформатор на централата и го свързва към изхода на генератора чрез усилвател на вторично напрежение;
другият конфигурира независим повишаващ-трансформатор за директно свързване на системата за съхранение на енергия към изхода на генератора. И двата метода на свързване изискват внимание към капацитета на късо-връзката на линията и хармоничните вариации, за да се гарантира безопасната работа на съществуващите топлинни енергийни блокове, главни трансформатори, изпълнителни механизми на котли и спомагателни системи. В момента схемата за свързване на спомагателния трансформатор на завода е по-често срещана.
По отношение на системите за комуникация и контрол, както RTU (дистанционно управление), така и DCS (разпределена система за управление) трябва да бъдат съответно модифицирани, както е показано на фигура.
Техническите подобрения и основните функции на оборудването включват:
RTU (Регионално звено) ще добави пакет за измерване на мощността BESS (Система за балансирано съхранение на енергия), който ще бъде обединен със стойностите на измерване на изхода на генератора и ще бъде предаден на диспечерския център на електрическата мрежа като основа за оценка на AGC (Автоматичен контрол на усилването). Ще бъде създаден нов комуникационен канал с BESS за разпределяне на AGC команди и, ако е необходимо, предаване на информацията за изхода и състоянието на комбинираната система за съхранение на топлинна енергия и енергия към BESS за предварителна оценка на производителността на индекса K на регулиране на AGC и локален анализ на ползите.
DCS (Разпределена система за управление) ще установи нов комуникационен канал с BESS за предаване на AGC команди, обратна връзка на изхода на генератора, действителни индикатори за натоварване на генератора, обратна връзка за активиране на AGC на генератора, флагове за действие за регулиране на основната честота на генератора, граници на изхода на генератора и ограничения на скоростта на регулиране на генератора.
BESS, въз основа на AGC команди и-изхода в реално време на генераторния модул, комбиниран със SOC на батерията на системата за съхранение на енергия, конструира команди за мощност за системата за съхранение на енергия, за да постигне бърз контрол и регулиране на мощността, както е показано на фигурата.
Изображение: Допълнителен AGC контролер на BESS
В комбинирана система за честотно регулиране на топлинна енергия и съхранение на енергия, системата за съхранение на енергия се състои най-вече от PCS+контейнер за трансформатор със степенна -нагоре, контейнер за батерия, контейнер за достъп с високо-напрежение и контейнер за локално наблюдение. Сред тях PCS+увеличаващият-трансформаторен контейнер съдържа пръстеновидния основен модул, повишаващият-трансформатор и PCS. Той е свързан към контейнера на батерията от страната на постоянен ток, а от страната на променлив ток е свързан паралелно със съседната система за съхранение на енергия, преди да бъде свързан към сервизния трансформатор на централата чрез централен превключвателен шкаф.
При конкретното изпълнение на проекта, детайлите на дизайна и модификацията могат да варират, но всички трябва да се придържат към принципа за минимизиране на въздействието върху оригиналните топлоенергийни блокове и не трябва да представляват опасност за безопасността за нормалната работа на DCS и блоковете.
С все по-строгите изисквания за качество на електроенергията, особено бързото увеличаване на капацитета на възобновяеми енергийни източници като вятърна и слънчева енергия, електрическата мрежа има нарастващо търсене на високо-качествени ресурси за регулиране на честотата. Обаче честите широкомащабни корекции на AGC (автоматичен контрол на усилването) от топлинни енергийни блокове могат да повлияят отрицателно на оборудването и да възпрепятстват стабилната работа. Освен това модернизацията с ултра-ниски емисии допълнително ограничава скоростта на регулиране на топлоенергийните блокове, намалявайки индекса на производителност на регулиране K. Следователно интегрираните системи за регулиране на честотата на топлинна мощност и съхранение на енергия предлагат преки технически ползи и значителни икономически предимства.
Като вземем за пример интегриран проект за топлинна енергия и съхранение на енергия в Северозападен Китай, преди добавянето на съхранение на енергия, индексът на производителност K на регулиране на AGC на независими топлинни енергийни блокове варира от 1,97 до 2,62. След добавяне на съхранение на енергия, интегрираната топлинна мощност и система за съхранение на енергия подобри това до 4,95 до 5,91; разходите за компенсация също се увеличиха от по-малко от 10 000 юана/ден до почти 110 000 юана/ден.
Въпреки това, по време на периоди на относително стабилно натоварване, търсенето на мрежата от ресурси за регулиране на честотата има горна граница и пазарното пространство за това приложение ще бъде бързо притиснато. Поради приемането на правилото за „нулева -сума“ и влиянието на политиките и свързаните с тях механизми за разпределение на лихвите, приходите на проекта, особено тези на собствениците на системи за съхранение на енергия, са обект на известна несигурност.