[發明專利]一種火電機組調頻輔助系統

在審

• 申請號: 202011638465.1
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112736936A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 唐國力;彭馭風;胡斌;李端平;馮琢絡;劉兵;毛一洋;徐浩;王施珂
• 申請（專利權）人: 華潤智慧能源有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/32;H02J3/46
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉新雷

本發明公開了一種火電機組調頻輔助系統，包括與火電機組連接的第一儲能裝置、第二儲能裝置、儲能能量管理裝置，儲能能量管理裝置用于從電廠遠程終端控制單元、電廠分散控制單元、汽輪機數字電液調節單元采集調頻信號，判定火電機組的調頻狀態為一次調頻狀態或二次調頻狀態后，計算并確定第一儲能裝置、第二儲能裝置應輸出的總功率以及第一儲能裝置、第二儲能裝置分別應輸出的總功率后，按照預定規則生成并將功率指令下發到第一儲能裝置及第二儲能裝置進行執行，其中，第一儲能裝置的額定功率P₁大于第二儲能裝置額定功率P₂，第一儲能裝置的額定電容量E₁小于第二儲能裝置的額定電容量E₂。通過配置以功率和容量為主的儲能裝置，實現高效調頻性能。

技術領域

本發明涉及發電站運行技術領域，特別是涉及一種火電機組調頻輔助系統。

背景技術

隨著全社會環保意識的不斷增強及新能源技術的不斷發展，以風電、光伏為代表的新能源發電機組在我國得到了迅猛發展，新能源并網發電規模也快速攀升。

以傳統化石能源為基礎的常規能源通常按照用電需求進行發電、輸電、配電、用電的調度；而以風能、太陽能為基礎的新能源發電取決于自然資源條件，具有波動性和間歇性，其調節控制困難，大規模并網運行會給電網頻率調節以及電網的安全穩定運行帶來顯著影響。同時，我國特高壓電網建設尤其是特高壓直流輸電工程項目的快速推進，也給增加了受電端的區域電網低頻事故的風險。

因此，迫切需要保證電網內的火電機組具有性能優良、穩定可靠的一次調頻和二次調頻(AGC調頻)能力。

一次調頻和二次調頻的本質都是通過改變發電機組輸出的有功，使得發電負荷與用電負荷相等，從而維護電網的頻率穩定。但二者的觸發信號不同。一次調頻的觸發信號是發電機組并網點的頻率，二次調頻的觸發信號是電網調度中心下達的AGC指令。在實際運行過程中，可能出現一次調頻與二次調頻信號相反的情況，此時發電機組應該優先按照設定規則響應一次調頻，在并網點頻率恢復后，再響應二次調頻。

一次調頻和二次調頻對火電機組能力的要求不同。火電機組一次調頻要求的功率變化范圍較大，但是考核計算的時間較短，滿功率輸出的頻次不高。相對而言，二次調頻指令的功率變化范圍則較小，但指令的頻次則較高。換言之，一次調頻要求火電機組具有短時間內快速實現較大功率變化的能力，而二次調頻則要求具有機組較小功率持續變化的能力。

現階段的火電機組通常以提升二次調頻性能為目的來配置儲能調頻系統，此時儲能系統的滿電量放電時長通常會大于30分鐘，但功率通常不超過機組額定功率的3％，因此對提升機組的一次調頻性能幫助有限。此種方案下機組的一次調頻主要還是以機組自身能力進行響應。

目前，國內現役大多數火力發電機組都主要是通過調節汽輪機主汽調節閥的方式來實現機組的一次調頻。在這種方式下，為了保證機組的一次調頻能力達到電網要求，日常運行時汽輪機主汽調節閥要保持相當深度的節流，這對機組運行的經濟性有相當大的損害，會使得機組的供電煤耗率上升，電廠經濟效益下降。同時，這種依靠閥門快速開閉來調節功率的方法響應速度有限，而且也容易造成閥門磨損以及鍋爐壓力波動過大的問題，從而影響設備壽命。

現階段也有以提升火電機組一次調頻性能為目的的儲能調頻系統技術方案。但是由于一次調頻對功率的要求較大，但是滿功率輸出的頻次不多，此種技術方案的經濟性較差。

總體上看，在保證儲能系統經濟性的前提下，配置單一一種儲能系統很難同時滿足火電機組一次調頻和二次調頻的需求。

現階段也有針對火電機組的聯合儲能調頻系統技術方案，但是其設計初衷是提升火電機組的二次調頻性能，控制系統部分缺乏對機組頻率信號的采集。因此當一次調頻頻率信號與二次調頻信號沖突時，這種系統會降低機組的一次調頻性能。

發明內容