• 科技之花在“阳光”绽放
  • 作者:田泽鹏  发布日期:[2017-09-14]
  • ——阳光发电公司联合储能辅助AGC调频项目试运行侧记

     

      5月23日14时至5月27日17时,根据省电力公司调控中心与阳光发电公司工作安排,阳光发电2#机组带储能装置进行了ACE闭环运行试验。最终,参试方得出的结论是:2#机组带储能装置进行ACE闭环试验整体运行稳定可靠,机组AGC性能指标得到了大幅度提升,达到了设计要求。

      在整个ACE闭环运行试验期间,参与试验的三方———阳光发电公司、山西国科节能有限公司和北京睿能公司的相关工作人员一直紧盯在试验现场,关注着试验的每一个进展,随时准备着应对和解决试验过程中遇到的各个问题。

      AGC指的是什么?为什么阳光发电公司的发电机组要进行ACE闭环运行试验?试验取得成功并且投运后会有怎样的收益?一系列的问题,还需要慢慢道来。

      实施AGC辅助调频,阳光是省内第二家

      所谓AGC, 即自动发电控制(Automatic Generation Control),是指利用调度监控计算机、通道、远方终端、执行(分配)装置、发电机组自动化装置等组成的闭环控制系统,监测、调整电力系统的频率,以控制发电机出力,是电力系统调度自动化的主要内容之一。实施AGC即自动发电控制的目的,目的就是为了解决电力系统在运行中的频率调节和负荷分配问题,以及与相邻电力系统间按计划进行功率交换。

      传统发电及电网运行中,由于燃煤机组主要由具有旋转惯性的机械器件组成,将一次能源转换成电能需要经历一系列的过程,AGC调频性能与电网的期望相比有一定的差距。这些差距具体表现为调节的延迟、偏差(超调和欠调)等现象。近几年来,国家大力推动风电、太阳能项目上马,这些间歇性新能源发电设备虽然环保,但稳定性还很不够,而其与生俱来的不稳定有可能导致电网有功功率平衡被打破。所以,电网中的新能源电源越多,保证电网的频率处在一个合理的范围也就越重要。由此,调频储能项目应运而生,其作用就在于能够快速地为电网补充或消化有功功率,以确保电网有功功率保持平衡。

      在这个意义上来说,储能结合火电AGC调频对改善电网运行的可靠性及安全性、构建坚强型智能电网并改善电网对可再生能源的接纳能力所具有的重要意义也就更加突出,不仅可以在很大程度上缓解由于频繁AGC调节造成的火电机组的设备疲劳和磨损,提升机组的可用率及使用寿命,而且能够进一步促进全社会的节能减排工作。

      就更重要的层面而言,储能产业更是国家“十三五”规划发展的重点方向,国家能源局、发改委也提出了对于参与电能辅助服务的火电机组采取优先上网和奖励利用小时数等政策支持,以探索和完善电力辅助服务机制新思路。

      在全球范围内,新型储能系统规模化应用于电网调频始于美国,只有约10余年的发展历史。国内储能结合AGC调频项目则刚刚开始试点,相关政策也正在逐步出台。阳光发电公司参加试验的朱月良工程师介绍说,阳光发电公司是继山西京玉电厂之后省内第二家开展储能调频项目的发电公司,项目实施具有极大的示范意义和超前性,对试验能够取得预期成功,他们也感到非常激动。

      主设备均来自国际一线品牌

      近几年来,从国际、国内形势看,随着全球环境问题加剧、资源能源危机凸显和气候变化日益严峻,发展绿色经济、发展节能环保产业已成为助推世界经济转型升级的新引擎和共识,党的十八届五中全会也提出了“坚持绿色发展,着力改善生态环境”的发展要求。2014年9月,国家发改委、环保部、能源局三部委联合印发《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014~2020年)》,吹响了燃煤电厂环保改造“升级战”的号角。

      此次顺利完成AGC闭环运行试验的是阳光发电公司的2号机组,项目的全名称为“阳光电厂联合储能辅助AGC调频改造项目”。该项目即是由入选国家发改委、财政部节能服务公司备案目录和上榜“2016年中国节能服务公司百强榜”的晋能电力集团全资子公司———国科节能有限公司与北京睿能公司共同投资实施的。

      具体来说,整个项目就是以300MW级火电机组联合9MW储能设备提供AGC辅助调频,以“合同能源管理”模式分享AGC补偿收益。其中,储能设备选用国际先进的锂离子电池储能系统,电池储能单元采用集装箱封装,整个储能系统布局灵活,系统自动化程度高,在定期维护的基础上可实现无人值守。

      为了确保先进性与可靠性,项目的主设备均来自国际一线品牌。其中,成套配电设备采用法国施耐德产品,整流逆变装置采用瑞士ABB产品、蓄电池采用韩国三星产品。这些设备安装在七个集装箱内,箱体内还配备有精密空调(不仅控制温度,还可以控制湿度)、自动消防装置,独立的直流系统和UPS交流不停电系统。

      其基本原理和过程是,调频储能项目项目打破了发电厂“时发时用”的基本原则,在发电机侧安装了大量的蓄电池组,用蓄电池组的快充快放来满足电网对有功功率调整的需求。正常状态下,蓄电池组内保持一半的电量。当调度需要及时提高有功出力时,蓄电池组向系统快速放电;需要及时降低有功出力时,蓄电池组从系统快速吸收电能。在AGC指令没有变化时,蓄电池组通过低功率、缓慢地向系统发出或者吸收电能,以达到50%的电能存量,为下一次调整做好准备。  阳光发电公司这一项目的土建施工从2016年9月底开工,目前储能系统与已与2#机组实现了电气一次接入,预计随后还将接入1#和3#机组。

      项目实施兼具社会效益和经济效益

      针对阳光发电公司原有2#机组调节速率低、不能满足ACE闭环运行要求的问题,阳光发电公司进行了针对性的设备改造,在2#机组接入9MW储能装置,辅助2#机组AGC运行调节。在5月23日至5月27日,ACE闭环运行试验期间,对上述改造内容进行了长时间的运行监测和测试。

      由2#机组带储能装置进行ACE闭环试验期间的运行状态及反馈的各项数据表明,机组与储能装置协调控制逻辑运行稳定,总体上能够有效可靠地响应电网上调和下调调度指令。该储能装置发挥了响应快速、调节精确可靠的特点,弥补了机组性能的不足,很好地改善了AGC的跟踪效果。

      阳光发电公司、山西国科节能有限公司和北京睿能公司的工作人员在AGC闭环运行期间,重点对储能装置出力指令、出力反馈等数据进行了在线监控和记录,并基于在线运行数据对储能装置的出力控制精度、响应时间进行了测试和分析。从测试数据和图示结果可以看出,储能装置出力控制精度高,储能装置稳态出力控制误差小,储能装置出力响应速度也符合预期。

      在整个ACE闭环运行试验期间,5月25日、26日为全天运行。结果表明,阳光发电公司2#机组与9MW储能装置联合响应山西电网AGC调度指令,系统性能指标大幅度提升,调节速率、调节精度、响应时间达到了预期设计目标。同时,阳光发电公司的另一个收获是,有助于获得稳定可靠的AGC补偿收益。根据北京睿能公司技术人员的测算,在机组保证正常运行的情况下,系统AGC调频的收入能够维持在平均每小时3000元的水平,即每天约有7万元的调频收益。 实测中,5月26日的有效调节深度达到1075MW,AGC补偿收益达到8.37万元。

      试验虽然符合预期,但既然是一项新事物,就一定会有一个持续改进、不断完善的过程。对此,无论是阳光发电公司,还是山西国科节能有限公司以及北京睿能公司,对此都有着非常清醒的认识。譬如,针对大幅连续上调或者下调过程中系统调节能力受限的问题,阳光发电公司、睿能公司就还将联合山西电科院对机组DCS控制系统进行优化,在保证基础调节速率的条件下进一步提升机组的稳定性,以期获得更好的调节效果。

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