储能辅助服务的作用与优势

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：发电商通过配置储能，能够完善发电机组在电力系统中的功能，比如储能参与系统调频或电网故障恢复等。当然，这取决于储能系统的规模与技术特征。只有达到特定容量的发电机组才可以参与二次调频。

发电商通过配置储能，能够完善发电机组在电力系统中的功能，比如储能参与系统调频或电网故障恢复等。当然，这取决于储能系统的规模与技术特征。下面将给出这些功能的简单分析。1.2.3.1 调频

由于不同的国家对频率的调节特性有很大区别，因此在调频的需求上也存在很多不同之处。为了方便起见，在本章中只针对法国，我们将频率调节分为三种：一次调频、二次调频和三次调频。

1）一次调频。一次调频的目的是通过对参与调频发电机组进行直接的和自动的发电控制，以维持发电系统的实时发电-用电平衡。尤其是在互联电网中，由于发生故障而伴随着频率的变化，一次调频能够保持数秒钟的频率稳定。

一次调频能够实现，是由于部分参与调频的并网发电机组具有有功备用（一次备用），而这些装置平时以低功率状态运行。图1-2描述了调频发电机组在稳态运行下的有功/频率特性。

图1-2 调频发电机组稳态运行下的有功/频率特性

对于UCTE（欧洲电力传输协调联盟）范围内的区域电网，其所需的一次备用容量要能够补偿基准故障发生时的电力缺失，也就是要能补偿3000MW的突发发电损失。另外，为了减少稳态下的频率偏差，参与调频的机组需要满足的比率最小值。这里，ΔP表示参与调频机组的功率变化量，Δf表示稳态下的频率变化量。这个比率即为系统调频所需的能量。对于UCTE的第一个同步区（西欧地区），所需的能量最少要达到18000MW/Hz，而对于第二个同步区（巴尔干地区），则至少要达到3000MW/Hz。因此，可以很方便地在系统中将一次备用容量分配给多个发电机组，以确保系统稳定运行所需的调节能量。

为了实现系统的频率稳定，对备用容量的响应时间也有一定的要求。一般地，当所需的补偿容量小于或等于1500MW时，要求能够在15s的时间内释放出来；而当所需的补偿容量达到3000MW时（基准故障发生时的电力缺失），则要求能够在30s的时间内释放出来。

2）二次调频。二次调频是对参与调频的发电机组进行集中式自动调节，以使系统频率及与相邻电网的功率交换达到预定目标值。与一次调频相比，二次调频不是利用本地信息来实现的，而是需要将一个指令发送到发电机组。这个指令是由电网调度（TSO）的控制中心通过计算而来的。由于发电机组中有功备用（二次备用）的存在，使得二次调频的实现得到了保障。只有达到特定容量（在法国为120MW以上）的发电机组才可以参与二次调频。

3）三次调频。三次调频属于手动调频，主要用于：①释放一次备用和二次备用容量，并在二次调频没能实现调节目标时（可能由于二次备用容量的不足），将频率调整到预定值；②当电力供需不平衡缓慢增大时，使系统重新恢复到平衡状态。

三次调频也用于解决输电网阻塞的问题，当然，这取决于不同国家的政策。

三次调频对三次有功备用容量的调度可以有不同的时间尺度（见参考文献[RTE]）。在法国，这些备用容量的调度是由TSO控制中心通过电话传达给发电商的。

三次调频往往与电网调度（TSO）的平衡机制联系在一起，类似于一种固定的投标，平衡责任方提交“调整”方案，比如发电商提供发电机组向上或向下调节的精确量，然后TSO选择适宜于系统的方案，以确保发电-用电的平衡与系统的安全。

1.2.3.2 电网恢复

当电网出现部分或全部供电崩溃时，故障恢复的目标是尽快恢复电网供电。首先保证高优先级负荷的供电恢复，然后逐渐恢复到全部负荷，直到整个电网正常运行^{[RTE 04]}。

电网的故障恢复包含一系列步骤，并且依靠于发电机组。储能系统能够与其他发电机组类似地参与电网的故障恢复，但这取决于储能系统的容量大小与技术特性。在法国，只有40MW以上的发电机组才允许参与这种运行方式。

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