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    合眾匯能聯合推出“超級電容+ ” 混合儲能系統!

    2023-11-10 398人瀏覽

    合眾匯能與國內領先的儲能技術提供商聯合推出“超級電容+ ”混合儲能系統,在火儲聯調及快速調頻技術等領域深度合作,為“雙碳”目標添磚加瓦!

    “雙碳”目標下的新能源電力系統發

    截至2021年,我國風電、光伏裝機規模328GW、307GW,合計占全國電力總裝機規模比例為27%;2021年風電、光伏發電量6556億千瓦時、3270億千瓦時,合計占全國總發電量比例12%。根據國家能源局網站,風電、光伏發電量占全社會用電量比重將持續提升,2025年將達到16.5%左右。根據國家能源局統計,2019年上半年,全國調頻服務補償費用達27億元,占全國電力輔助服務補償費用比例為21%,僅次于調峰38%和備用36%。


    一次調頻:電網功率缺額,引起電網頻率降低,如果不進行調節,則按靜特性曲線1(Pc1),頻率應降至f3,各機組根據頻率偏差進行一次調頻,與電網負荷靜態頻率自調節作用一起,使討論的機組增發了功率ΔPf=P2-P1,電網頻率為f2(靜特性曲線2(Pc1)上B點)。即討論的機組與電網其它機組一起進行了一次調頻,但電網頻率為f2,不可能恢復到擾動前的f1。
    二次調頻:若電網二次調頻將討論的機組的目標功率由Pc1修正為Pc2,則機組調速系統靜特性由特性曲線1(Pc1)變為特性曲線2(Pc2)。最后的調節結果為特性曲線2(Pc2)上C點:調速系統調差系數(速度變動率)ep、機組目標功率Pc2、機組實際功率P3、機組頻率f1;電網的功率缺額得以補償,系統頻率也恢復到擾動前的數值f1。顯然,電網負荷頻率自調節作用(一次調頻)僅在調節過程中起作用。



    儲能在電力系統中的應用

    發電環節:
    平滑出力波動、跟蹤出力和經濟調度、參與電源的調頻與調壓。
    輸電環節:
    參與系統調峰調頻、有功/無功控制、優化網絡潮流分布、提升系統功角穩定水平。
    配電環節:
    能量優化管理、參與調頻、削峰填谷、提供備用、提升微/配電網系統穩定性。
    儲能輔助AGC調頻的技術原理

    ?當電網調度AGC指令下發到機組,儲能系統同時獲取該AGC指令,由于發電機組響應速度(分鐘級)較慢,EMS系統利用自身響應速度(秒級)快的特性先彌補短時間內機組出力與AGC指令間的功率差值。等機組響應跟上之后,EMS系統出力逐漸降低,以確保儲能系統和機組聯合出力與AGC指令保持一致,并準備下一次AGC指令響應。

    混合儲能的優點

    為保證最大限度發揮儲能系統快速調頻的優勢和提高儲能系統運行利用時間,公司采用最新的二代“超級電容+鋰電池” 混合儲能系統輔助電廠調頻,提高綜合調頻性能指標,提高電廠在電力輔助服務市場的競爭力。
    混合儲能EMS結合超級電容、電池和機組的不同特性,靈活應對不同的調頻指令,使整體調度更靈敏、可靠,收益更高,具體優勢有:
    (1)響應速度更快
    超級電容可以在毫秒級開始動作,電池也可在1s之內完成AGC調度指令,幾乎是火電機組響應速度的60倍;彌補傳統火電機組爬坡速度慢、響應滯后的缺點,可快速穩定系統頻率,防止頻率波動的進一步擴大。
    (2)調節精度更高
    儲能平均出力誤差小于1%,可以進一步改善電池儲能調頻的出力精度,提高調頻效果。
    (3)爬坡能力強/調節速度快
    對于2MW的AGC指令,超級電容能做毫秒級反應,而7MW以內AGC指令,電池可以做秒級的反應,機組僅僅承擔調頻任務中的慢速和大容量功率需求。
    (4)電池壽命更長、更安全
    由于大量小容量頻繁調頻任務由100萬次壽命的超級電容承擔,更加合理延長了電池壽命,相當于降低了整體系統的成本,提升了整體系統的壽命和可維護性。
    (5)調頻性能和收益提高

    提高了K值,AGC調頻收益在第一代的基礎上再提升20%--30%;
    (6)工況適應性更強
    超級電容、電池和機組聯調策略,通過EMS的策略,靈活應對季節、新能源不斷消納帶來的調頻工況需求;

    超級電容系統配有功能強大的超級電容管理系統(CMS)。各個儲能包自帶狀態監控 、安全保護告警 、整體系統投切與隔離可控等功能。系統采用風冷系統,并在極端情況下可順利切除,保證整體系統的安全、可靠。


    方案設計原則

    調頻具有功率大,時間短,次數多等的特點,這就對儲能系統在可靠性、安全性、響應速度、循環壽命、能量效率、充放電時間比,以及外形尺寸方面提出了全面的要求,主要包括:
    ■ 高可靠性、高安全性
    ■火電廠機端應用對儲能系統可靠性和安全性提出嚴格的要求,包括各種正常和電網/機組故障工況下的可靠運行;
    儲能系統運行及投切不影響機組本身正常運行;
    ■儲能系統應具備完善的故障管理功能,儲能系統故障不應當影響機組的正常運行;
    ■儲能系統應具備完善的防爆、防火、抗震等保護,滿足運行安全要求;
    ■儲能系統選用國內最先進的HCCCap系列超級電容和先進鋰離子電池制造商的成熟產品,以保證系統整體可靠性及使用壽命,最小化儲能技術本身的風險;
    ■快速的充放電響應速度
    儲能系統應具備快速的充放電響應速度,滿足AGC調頻應用的需求;
    ■高循環壽命
    儲能系統應滿足AGC調頻應用中,頻繁往復充放電要求,滿足經濟性壽命周期;
    ■高能量效率
    這一方面可以降低儲能系統運行的用電損耗,另一方面可以提高儲能系統的可利用率;?
    ■充放電時間比應接近1:1
    即儲能系統在可利用運行區間內充電功率與放電功率應保持一致,同時具有較高的能量效率;
    ■高度集成化,尺寸小
    儲能系統應具有高度集成化設計,尺寸不宜過大,以滿足機端安裝場地相對狹小和施工限制。

    超級電容在電網全環節實現應用落地

    發電側:可再生能源平滑入網針對光伏、風電并網在慣量響應方面的缺失,可采用超級電容作為短時儲能裝置,以平抑風光并網是的功率波動。發電側一/二次調頻鋰離子電池、超級電容以互相形式組成混合儲能系統,支持調頻,調頻模式切換。
    輸配電側:輸配電側調頻弱電網發生大波動引起頻率貼落實,超級電容微儲能裝置可將一次調頻滯后時間縮短至毫秒級別。配電終端不間斷電源當電力線路發生故障時,超級電容使配電終端仍能維持一段時間的工作,為完成故障檢測,保護跳閘,重合閘自愈以及狀態上報主站等一系列操作爭取時間。

    用電側:備用電源,功率電源超級電容用作備用電源可在突發情況下提供緊急電力,用作功率電源可在短時間內為系統提高功率脈沖。不間斷電源在幾秒內提供兆瓦級的UPS解決方案,防止生產損失與系統故障。

    合眾匯能針對1500V大型儲能系統自主研發的超級電容數字化儲能包,自帶分布式獨立數據處理單元,擁有邊緣計算能力,可在面對系統中數量巨大的電容單元下,采用分布與集中協同的CMS架構,實時采集與處理各級數據,將數字化儲能包采用堆疊技術構成儲能系統,更好的實現監控、調整與控制儲能系統狀態,從而達到極大限度保障儲能系統安全性的作用。


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