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一次调频

一次调频是指当电力系统频率偏离目标频率时,常规机组通过调速系统的自动反应、新能源和储能等并网主体通过快速频率响应,调整有功出力减少频率偏差所提供的服务。
一次调频作用于电力系统发生频率事件(负荷突变、机组脱网) 初始阶段,对于抑制系统频率偏差、保障电力系统的频率稳定和质量至关重要。系统暂态频率调节是新能源稳定接入电力系统的安全保障,是新能源为主体的新型电力系统的刚性需求。
一次调频(秒级)为代表的电网频率暂态支撑方式具有短时功率大、响应时间要求高、持续时间短、充放电频次高等特性,属于典型的功率型应用场景。


背景分析

双碳背景下,风电、光伏等新能源快速发展,装机占比不断增加。由于新能源发电受自然资源影响,波动频繁,且缺乏相应的转动惯量来补偿负荷变动引起的频率波动,同时伴随着火电比例逐步降低,电力系统调节能力快速下降,系统安全和稳定性面临巨大挑战,新型电力系统亟需一定数量的灵活性调节资源维持系统的暂态频率稳定。储能是一种优质的灵活性调节资源,此种背景下,新能源场站往往选择配置储能等方式来具备一次调频能力。2 0 2 1 年1 0 月发布的国家标准《并网电源一次调频技术规定及试验导则》( G B ⁄ T 4 0 5 9 5 - 2 0 2 1 ) 明确要求并网的风电、光伏等电源需要自身具备一次调频能力。在国家能源局新版两个细则的精神指引下,目前已有超过二十个一次调频相关政策文件。


电力系统发电量(2021年/2030年)与装机量(2021年/2030年)占比变化


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坎德拉新能源一次调频MW级飞轮储能系统解决方案

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新能源场站一次调频控制过程:

1 . 一次调频装置采集并网点频率, 根据一次调频函数,计算调节出力;同时采集储能功率、SOC、新能源实时功率。

2 . 按照光伏/ 风电装机容量的1 0 % 配置储能容量, 新能源场站的一次调频调节出力完全由储能系统响应。

3 . 场站将新能源出力与储能出力进行合并, 并将合并后的出力信号上传电网,作为一次调频考核的依据。


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火储一次调频控制过程:

1 . 一次调频装置与火电机组同时采集并网点频率或者转速,根据一次调频函数,计算调节出力。

2 . 储能控制单元根据计算调节出力和机组出力差值, 控制储能系统出力。

3 . 电厂将机组与储能出力进行合并, 并将合并后的出力信号上传电网,作为一次调频考核的依据。


坎德拉新能源一次调频飞轮储能系统介绍

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坎德拉新能源一次调频飞轮系统拓扑图

1. 飞轮储能单元

由飞轮转子、双向电机、轴承、密封壳体等组成的机电结构组件,是飞轮储能系统的核心部件,实现能量储存。

2. 控制系统预制舱

将控制系统柜、制动电阻、水冷机、UPS、EMU等设备集成在一个预制舱内,对飞轮储能单元的充放电控制。

3. PCS升压一体机

将PCS、变压器、高/低压配电单元集成在一个集装箱内,实现飞轮储能系统与电网之间能量的双向流动。


飞轮储能的配置

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坎德拉新能源一次调频飞轮储能单元参数&1MW控制系统柜


飞轮储能与电化学储能的比较

一次调频具有短时功率大、响应速度快、持续时间短、充放电频次高等特性,属于典型的功率型应用场景。

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一次调频解决方案对比


应用优势

平滑出力

飞轮储能系统配置在新能源/火电电站,通过惯量控制,可平滑出力,平抑新能源/火电功率波动,提升电网消纳能力


提升调频性能

提升新能源/火电输出功率预测精度,降低被电网考核风险,抵消机组功率爬坡影响





提高响应速度

提高调节速率,提高调节精度,降低响应时间


提升电能质量

提供无功支持,改善并网电压的闪变、谐波等问题


解决方案

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