A hőerőműveknek, mint az AGC (Automatic Guided Vehicle) segédszolgáltatásokat nyújtó elsődleges frekvenciaszabályozási erőforrásnak számos hátránya van: hosszú válaszidő (jellemzően több tíz másodperces tartományban); lassú szabályozási sebesség (a hőerőművek szabványos szabályozási sebessége (MWmin) nem haladja meg a névleges teljesítmény 3%-át); és rossz szabályozási pontosság (a hőerőműveknél a megengedett eltérés a névleges teljesítmény 1%-a).
Azonban foglalkoztatóakkumulátoros energiatároló rendszerekaz AGC parancsokra reagáló hőerőművekkel együtt teljes mértékben kihasználhatja az energiatároló rendszerek előnyeit: rövid válaszidő (<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.
A kombinált hő- és energiatárolási frekvenciaszabályozás alapelvei és folyamata:
1) Elektromosan, az energiatároló és a hőenergia-egységek párhuzamosan működhetnek a hálózati csatlakozás végén, együtt működve nyomon követhetik az AGC küldési parancsokat, így nagymértékben javítva az általános szabályozási teljesítményt;
2) A hőerőmű eredeti AGC vezérlésének megváltoztatása nélkül állítsa össze az energiatároló rendszer kimeneti parancsát az AGC parancs és a hőerőmű valós -idejű kimenete közötti különbség alapján, és pótolja az eltérés okozta teljesítményigény-hézagot az energiatároló rendszer gyors és pontos teljesítményszabályozási jellemzőinek felhasználásával.
3) Ahogy a hőerőmű kimenete reagál az AGC parancsra, és közeledik hozzá, az energiatároló rendszer kimenete ennek megfelelően visszavonásra kerül mindaddig, amíg a hőerőmű végleg át nem veszi az AGC parancs kimenetét. Látható, hogy az energiatároló rendszer nagy teljesítményű működési ideje egyetlen AGC-beállítás során 1-2 perc nagyságrendű.
Amint a fenti folyamatból látható, a BESS maximális kimeneti teljesítménye az AGC parancs és a hőerőmű egység áramkimenete közötti különbség. A teljesítményigény a nagy-teljesítményt, a gyors és pontos szabályozást hangsúlyozza, míg a kapacitásigény korlátozott, így tipikus teljesítmény-típusú BESS alkalmazás. Bár a BESS kapacitása és teljesítménye elméletileg optimálisan konfigurálható a hálózat frekvenciája és a vezérlési hibajel ingadozási jellemzői alapján a régióban, átfogóan figyelembe véve a terhelés ingadozásának hatását, a grid AGC diszpécserelveit, valamint a gazdasági előnyök optimalizálását, a legtöbb jelenlegi tervezési folyamat az egység múltjának elemzésén és statisztikai adatain alapul, több mint AGC parancsnoksága teljes nyomon követése. AGC diszpécser parancsok és működés közben az akkumulátor SOC 50% körüli szinten tartása.
Ezen túlmenően azon műszaki követelmény alapján, hogy a hőerőmű maximális teljesítményváltozási sebessége percenként 3%P, és mivel az AGC parancsváltások többnyire percenkénti -by-perces ciklusban történnek, ésszerűbb egy 2C-os energiatároló rendszer konfigurálása a hőerőmű P névleges teljesítményének 3%-ára.
Az alapelv az ábrán látható.
A kombinált hőenergia- és energiatároló rendszerekben a BESS (Boiler Energy Storage System) hálózati csatlakozási módok általában két kategóriába sorolhatók: az egyik a meglévő üzemi segédtranszformátor többletkapacitását hasznosítja, és egy szekunder feszültségfokozón keresztül csatlakoztatja a generátor kimenetéhez;
a másik egy független lépcsős{0}}transzformátort konfigurál, hogy közvetlenül csatlakoztassa az energiatároló rendszert a generátor kimenetéhez. Mindkét csatlakozási módnál figyelmet kell fordítani a vezetékzárlati kapacitásra és a harmonikus ingadozásokra, hogy biztosítsák a meglévő hőerőművek, főtranszformátorok, kazánműködtetők és segédrendszerek biztonságos működését. Jelenleg az üzemi segédtranszformátor csatlakozási séma elterjedtebb.
A kommunikációs és vezérlőrendszereket illetően mind az RTU-t (Remote Control Unit), mind a DCS-t (Distributed Control System) ennek megfelelően módosítani kell, az ábra szerint.
A berendezés műszaki fejlesztései és alapvető funkciói a következők:
Az RTU (Regional Unit) egy BESS (Balanced Energy Storage System) teljesítménymérési csomaggal egészíti ki, amelyet összevonnak a generátor kimeneti mérési értékeivel és továbbítják az elektromos hálózat diszpécserközpontjába az AGC (Automatic Gain Control) értékelés alapjaként. Új kommunikációs csatorna kerül kialakításra a BESS-szel az AGC parancsok kiosztására, és szükség szerint a kombinált hőenergia- és energiatároló rendszer kimeneti és állapotinformációinak továbbítására a BESS-hez az előzetes AGC szabályozási teljesítményindex K értékeléséhez és a haszonelemzéshez helyben.
A DCS (Distributed Control System) új kommunikációs csatornát hoz létre a BESS-szel az AGC parancsok, a generátor kimeneti visszacsatolása, a generátor tényleges terhelésjelzői, a generátor AGC aktiválási visszacsatolása, a generátor elsődleges frekvenciaszabályozási műveletjelzői, a generátor kimeneti határértékei és a generátor szabályozási sebesség határértékei továbbítására.
A BESS az AGC-parancsok és a generátor egység valós idejű kimenetén-, valamint az energiatároló rendszer akkumulátorának SOC-jával kombinálva teljesítményparancsokat hoz létre az energiatároló rendszer számára a gyors teljesítményszabályozás és -szabályozás elérése érdekében, amint az az ábrán látható.
Kép: BESS Auxiliary AGC Controller
A kombinált hő- és energiatárolási frekvenciaszabályozási rendszerben az energiatároló rendszer többnyire egy PCS+step-up transzformátor tárolóból, egy akkumulátortartályból, egy nagyfeszültségű hozzáférési konténerből- és egy helyi felügyeleti tárolóból áll. Közülük a PCS+step{5}}transzformátor konténerben található a gyűrűs főegység, a step{6}}up transzformátor és a PCS. Az egyenáramú oldalon az akkumulátortartályhoz, az AC oldalon pedig a szomszédos energiatároló rendszerrel párhuzamosan csatlakozik, mielőtt egy központi kapcsolószekrényen keresztül az üzemi kiszolgáló transzformátorhoz csatlakozik.
A projekt konkrét megvalósítása során a tervezés és a módosítás részletei változhatnak, de mindegyiknek be kell tartania az eredeti hőerőművekre gyakorolt hatás minimalizálásának elvét, és nem jelenthet biztonsági veszélyt a DCS és a blokkok normál működésére.
Az egyre szigorúbb energiaminőségi követelmények – különösen a megújuló energiaforrások, például a szél- és a napenergia – kapacitásának gyors növekedése miatt az elektromos hálózatnak egyre nagyobb az igénye a jó{0}}minőségű frekvenciaszabályozási erőforrások iránt. Azonban a hőerőművek által végzett gyakori, nagy-léptékű AGC (Automatic Gain Control) beállítása negatívan befolyásolhatja a berendezést, és akadályozhatja a stabil működést. Ezenkívül az ultra-alacsony kibocsátású utólagos felszerelés tovább korlátozza a hőerőművek szabályozási arányát, csökkentve a K szabályozási teljesítményindexet. Ezért az integrált hőenergia- és energiatárolási frekvenciaszabályozási rendszerek közvetlen műszaki előnyöket és jelentős gazdasági előnyöket kínálnak.
Példaként egy északnyugat-kínai hőenergia- és energiatárolás integrált projektet veszünk, az energiatárolás hozzáadása előtt a független hőerőművek AGC szabályozási teljesítményindexe 1,97 és 2,62 között mozgott. Az energiatárolás hozzáadását követően az integrált hőerő- és energiatároló rendszer ezt 4,95-re 5,91-re javította; a kompenzációs költség is kevesebb, mint 10 000 jüan/napról közel 110 000 jüan/napra nőtt.
A viszonylag stabil terhelés időszakában azonban a hálózat frekvenciaszabályozási erőforrások iránti igényének felső határa van, és ennek az alkalmazásnak a piaca gyorsan leszorul. A „nulla-összeg” szabály elfogadása, valamint az irányelvek és a kapcsolódó kamatelosztási mechanizmusok hatása miatt a projekt bevételei, különösen az energiatároló rendszerek tulajdonosaié, bizonyos bizonytalanságoknak vannak kitéve.