1. Увод
Са развојем технологије складиштења енергије, примена система за складиштење енергије (ЕСС) се сматра основном технологијом електроенергетског система, посебно система за складиштење енергије батерија (БЕСС) који користи велике батерије, који је тренутно у фази демонстрације. . Традиционално, девијација фреквенције се коригује постављањем термоелектрана како би се фреквенција електроенергетског система одржавала у прихватљивом опсегу, а регулација фреквенције се постиже контролом „без регулатора“ (ГФ) и аутоматском контролом производње (АГЦ). Међутим, ове методе су неефикасне и захтевају да електране раде испод номиналног капацитета да би одржале режим приправности.
Овај чланак представља развој и резултате пробног рада БЕСС-а у АГЦ раду. У поређењу са традиционалним електранама, БЕСС ради боље у брзом одзиву, али постоје проблеми са трајањем АГЦ рада. Стога, овај чланак представља експерименталне резултате рада АГЦ-а у различитим условима и анализира резултате на основу КПКС-ове АГЦ референце.
Остатак чланка је организован на следећи начин: Одељак 2 објашњава конфигурацију система БЕСС контролера који се тренутно користи за ФР услуге; Одељак 3 објашњава резултате рада АГЦ-а; Одељак 4 је проценио резултате тестова и предложио неке тачке побољшања за генерисање АГЦ циљева; Коначно, одељак 5 представља закључак.
2. Системска конфигурација БЕСС-а
ФР-ЕСС објекти су повезани на сабирницу од 22,9 кВ сваке трафостанице преко трансформатора за смањење, као што је приказано на слици 1. Сабирница од 22,9 кВ је повезана са 440 В ПЦС преко опадајућег трансформатора, а ПЦС је такође повезан до система батерија (систем управљања батеријом и литијум-јонска батерија) преко електричних и комуникационих водова.
На слици 2 приказан је блок дијаграм инсталираног 52МВ БЕСС контролера који се користи за услуге регулације фреквенције. ПЦС такође комуницира са контролером за регулацију фреквенције (ФРЦ), који одређује излазни систем батерије потребан за одржавање жељене фреквенције од 60Хз. ФРЦ се може подесити на „ручни режим“ или „аутоматски режим“ преко интерфејса човек-машина (ХМИ), који такође приказује кључне информације као што су фреквенција система, индивидуално стање напуњености батерије (СОЦ) и температура.
Слика 3 приказује блок дијаграм АГЦ теста рада повезаног са КПКС-овим ЕМС-ом. Када АГЦ референца достигне ФРЦМ, ФРЦМ дели референцу снаге на основу СОЦ-а сваког ФРЦ-а, тако да ФРЦМ мора знати СОЦ информације сваког ФРЦ-а.
3. Аутоматска контрола производње енергије
АГЦ рад у традиционалним електранама:Турбине у традиционалним електранама не раде само на основу АГЦ референце, већ раде и на основу референтне брзине. Због фактора као што су инерција турбине, трење и пригушни вентили, систем неизбежно доживљава кашњења. Слика 4 приказује контролу фреквенције традиционалне електране под АГЦ референцом. Од временске тачке А када се фреквенција промени до временске тачке Б када се контролише излаз електране да се промени, постоји излазна грешка од око 5МВ, а излаз касни више од 100 секунди од АГЦ референце. Тешко је тачно разумети време кашњења ФР рада само кроз излазни таласни облик, пошто постоји превише контролних варијабли. Међутим, може се потврдити да традиционалне електране прате АГЦ референцу са временом кашњења.
Перформансе АГЦ контроле БЕСС-а:Да би се упоредили са контролним перформансама традиционалних електрана, приказани су временски одзив и одзив функције корака БЕСС-а. Слика 5 приказује резултате корака одзива референтне варијације ФРЦМ. Потребно је приближно 130 мс за излазну снагу од ФРЦМ циљне генерације до БЕСС-а, укључујући кашњење комуникације и време пораста. БЕСС може да обезбеди напајање мрежи у року од 30 секунди, што је довољно да испуни брзе захтеве АГЦ рада.
АГЦ рад БЕСС-а:Слика 6 приказује резултате 7-сатне АГЦ операције на БЕСС-у, са поновљеним АГЦ праћењем и операцијама опоравка стања напуњености (СОЦ). Током АГЦ рада, укупна излазна снага сваког ФРЦ-а је иста као АГЦ референца. Ако СОЦ ФРЦ-а падне испод 50%, ФРЦ ће извршити операцију опоравка СОЦ-а, стога постоје 3 циклуса, укључујући 3 АГЦ радна циклуса и 3 циклуса опоравка СОЦ-а. У оквиру операције опоравка СОЦ-а, ФРЦ пуни своју батерију брзином од 0,1 [пу] док не достигне 63% СОЦ, као што је наведено у табели 1.
| Доступан СОЦ асортиман | Циљни СОЦ за опоравак | Стопа опоравка | Време тестирања |
| 50%-80% | 63% | 10% | 7 сати |
У циклусу 1, БЕСС није успео да испуни захтев за АГЦ рад у трајању од 30 минута, само 23 минута, али у циклусу 2 и циклусу 3, испунио је излазно трајање АГЦ рада. У међувремену, период опоравка СОЦ за сваки циклус остаје константан на 73 минута. Слика 7 приказује резултате рада АГЦ смањења времена опоравка услед повећања стопе опоравка СОЦ на 0,4 [пу], при чему се период опоравка СОЦ смањује пропорционално стопи капацитета пуњења БЕСС-а.
| Доступан СОЦ асортиман | Циљни СОЦ за опоравак | Стопа опоравка | СОЦ Рецовери Тиме |
| 50%~80% | 63% | 10% | 77мин |
| 20% | 34мин | ||
| 30% | 23мин | ||
| 40% | 17мин |
Табела 2 приказује време опоравка СОЦ-а због БЕСС стопе капацитета пуњења, али се овај метод не препоручује јер може изазвати СОЦ грешке у систему управљања батеријом (БМС). Ако постоји неравнотежа између система за кондиционирање снаге (ПЦС) примљених од истог ФРЦ-а, ФРЦ ће додијелити референце напајања сваком ПЦС-у на основу СОЦ-а. Слично томе, напредни контролер ФРЦМ од ФРЦ-а дели референцу циља снаге ФРЦ-а на основу СОЦ. Слика 8 приказује трендове ФРЦМ и ФРЦ током периода рада од 7-сат. Све у свему, стратегије алокације ФРЦМ-а и ФРЦ-а имају добре резултате у правцу усклађивања СОЦ-а контролера ниског нивоа. Табела 3 приказује почетне услове за тестирање под различитим СОЦ условима.
| Доступан СОЦ асортиман | Циљни СОЦ за опоравак | Почетни СОЦ ФРЦ #3 | Почетни СОЦ ФРЦ #6 | ||
| 50%-80% | 63% | #3-1 | 52% | #6-1 | 56% |
| #3-2 | 60% | #6-2 | 61% | ||
| #3-3 | 65% | #6-3 | 72% | ||
| #3-4 | 70% | #6-4 | 74% | ||
4. Анализирајте рад АГЦ-а користећи БЕСС
Из дугорочне перспективе, постоје АГЦ радни циклуси и СОЦ оперативни циклуси опоравка. На слици 9 анализирани су експериментални резултати под условима из табеле 3. Из грешке АГЦ циља и ФРЦ излазне снаге, може се видети да је проценат нормалног рада прилично низак. Нормалан рад значи да је грешка између АГЦ референце и БЕСС излазне снаге унутар 5%, што је један од разлога зашто се поузданост АГЦ рада смањује након 30 минута. У најгорем случају, да би се обезбедило 30 минута АГЦ рада, узимајући у обзир 50% расположивог СОЦ-а, БЕСС мора имати капацитет од 1Ц.
Под ограниченим условима, постоје неке области за побољшање. Прво, циљ АГЦ-а мора бити постављен у складу са условима БЕСС-а да би се постигао 30-минутни рад. Табела 4 приказује податке из пет мерења ФРЦМ, са просечном брзином времена пражњења од 80% у поређењу са просечним нивоом фреквенције. Висок циљ пражњења ЕМС-а је резултирао недовољним радним временом које је обезбедио БЕСС-ов СОЦ у року од 30 минута. Слика 10 приказује податке о одзиву БЕСС-а у термоелектрани Хонам. Иако је СОЦ БЕСС-а низак (50%), време рада АГЦ-а је довољно за одржавање наведеног трајања. Постоји само мала промена у СОЦ-у јер је однос између циља пуњења и циља пражњења сличан. Ако је однос између циља пуњења и циља пражњења на сличном нивоу, време рада АГЦ-а је довољно дуго да обезбеди излазну снагу коју захтева ЕМС. Стога, ЕМС мора узети у обзир услове ФРЦ-а, као што су доступни СОЦ, итд.
| дивизије | Тест #1 | Тест #2 | Тест #3 | Тест #4 | Тест #5 | Просечно | |
| Фреквенција | >60 Хз | 69% | 61% | 62% | 62% | 66% | 64% |
| < 60 Hz | 31% | 39% | 38% | 38% | 34% | 36% | |
| АГЦ Таргет | Цхарге | 13% | 35% | 15% | 16% | 13% | 18% |
| Пражњење | 86% | 58% | 84% | 84% | 87% | 80% | |
| Стандби | 1% | 7% | 1% | 0% | 0% | 2% | |
Други метод за испуњавање потребног времена рада АГЦ-а је повећање доступног СОЦ опсега. Али то се мора у потпуности узети у обзир, пошто је опсег СОЦ повезан са животним циклусом батерије.
Треће, ово је додатна функција која је независна од времена рада АГЦ-а. Обично је однос између циља пуњења и циља пражњења различит. Стога, БЕСС који се користи за АГЦ рад захтева операцију опоравка СОЦ-а. Да би се смањило време операције опоравка СОЦ-а, може се користити метод повећања називне снаге пуњења. Ако ово доводи до СОЦ грешака у БМС-у, може се размотрити рад са променљивом брзином пуњења.
5. Резиме
Овај чланак описује резултате АГЦ тестирања рада коришћењем 8МВ ФР-ЕСС за унапређење АГЦ технологије БЕСС-а. Из дугорочне перспективе, постоје АГЦ радни циклуси и СОЦ оперативни циклуси опоравка. Тренутно је проценат нормалног рада прилично низак на основу грешке између АГЦ циљева и ФРЦ излазне снаге.
У поређењу са АГЦ радом традиционалних електрана, БЕСС има предности јер нема кашњења и може прецизно пратити референцу снаге, али је тешко радити дуго времена јер АГЦ рад захтева континуиране и насумичне циљеве снаге.
Да би се побољшале перформансе АГЦ рада БЕСС-а, препоручује се да циљни односи пуњења и пражњења ЕМС-а буду на сличном нивоу, а ЕМС мора узети у обзир услове ФРЦ-а; Други метод за испуњавање потребног времена рада АГЦ-а је повећање доступног СОЦ опсега; Коначно, БЕСС који се користи за АГЦ рад треба да скрати време операције опоравка СОЦ-а.