Tepelné energetické jednotky jako primární zdroj regulace frekvence poskytující pomocné služby AGC (Automatic Guided Vehicle) trpí několika nevýhodami: dlouhá doba odezvy (typicky v rozsahu desítek sekund); pomalá rychlost regulace (standardní rychlost regulace (MWmin) u tepelných jednotek nepřesahuje 3 % jmenovitého výkonu); a špatná přesnost regulace (přípustná odchylka pro tepelné jednotky je 1 % jmenovitého výkonu).
Nicméně zaměstnáváníbateriové systémy pro ukládání energieve spojení s tepelnými energetickými jednotkami, které reagují na příkazy AGC, mohou plně využít výhody systémů skladování energie: krátká doba odezvy (<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.
Základní principy a proces kombinované regulace frekvence akumulace tepla a energie:
1) Elektricky, zásobníky energie a tepelné energetické jednotky mohou pracovat paralelně na konci připojení k síti a spolupracovat při sledování dispečerských příkazů AGC, čímž se výrazně zlepší celkový výkon regulace;
2) Aniž byste měnili původní řízení AGC tepelné energetické jednotky, sestavte výstupní příkaz systému akumulace energie na základě rozdílu mezi příkazem AGC a výstupem tepelné jednotky v reálném čase- a vyrovnejte mezeru ve spotřebě energie způsobenou rozdílem využitím rychlých a přesných charakteristik řízení výkonu systému skladování energie.
3) Jakmile výstup tepelné energetické jednotky reaguje na příkaz AGC a přibližuje se k němu, je výstup systému akumulace energie odpovídajícím způsobem stažen, dokud tepelná energetická jednotka konečně nepřevezme výstup příkazu AGC. Je vidět, že doba provozu s vysokým-výkonem systému akumulace energie během jedné úpravy AGC je řádově 1 až 2 minuty.
Jak je vidět z výše uvedeného procesu, maximální výstupní výkon BESS je rozdílem mezi příkazem AGC a aktuálním výkonem tepelné energetické jednotky. Požadavek na výkon klade důraz na vysoký-výkon, rychlou a přesnou regulaci, zatímco požadavek na kapacitu je omezený, což z něj činí typickou aplikaci BESS -typu výkonu. Přestože kapacitu a výkon BESS lze teoreticky optimálně konfigurovat na základě frekvence sítě a fluktuačních charakteristik signálu chyby řízení v regionu, komplexně zohledňující dopad kolísání zátěže, principy dispečerského systému AGC v síti a optimalizaci ekonomických výhod, většina současných konstrukčních procesů je založena na analýze a statistických datech předchozích AGC příkazů jednotky, snažících se o úplné sledování 90 % během provozu AGC, při úplném sledování 90% pro udržení SOC baterie kolem 50 %.
Kromě toho, na základě technického požadavku, že maximální rychlost změny výkonu tepelné jednotky je 3 % P za minutu, a protože změny příkazů AGC probíhají většinou v cyklu minutu-po-minutě, je konfigurace 2C systému akumulace energie na 3 % jmenovitého výkonu tepelné jednotky P rozumnější.
Základní princip je znázorněn na obrázku.
V kombinovaných systémech tepelné energie a akumulace energie spadají způsoby připojení k síti BESS (Boiler Energy Storage System) obecně do dvou kategorií: jedna využívá nadbytečnou kapacitu stávajícího pomocného transformátoru elektrárny a připojuje ji k výstupu generátoru přes sekundární zesilovač napětí;
druhý konfiguruje nezávislý stupňovitý{0} transformátor, který přímo připojuje systém ukládání energie k výstupu generátoru. Oba způsoby připojení vyžadují pozornost ke zkratové- kapacitě vedení a harmonickým změnám, aby byl zajištěn bezpečný provoz stávajících tepelných energetických jednotek, hlavních transformátorů, pohonů kotlů a pomocných systémů. V současné době je běžnější schéma zapojení pomocného transformátoru závodu.
Pokud jde o komunikační a řídicí systémy, měly by být odpovídajícím způsobem upraveny jak RTU (Remote Control Unit), tak DCS (Distributed Control System), jak je znázorněno na obrázku.
Mezi technické vylepšení a základní funkce zařízení patří:
RTU (Regional Unit) přidá balíček měření výkonu BESS (Balanced Energy Storage System), který bude sloučen s naměřenými hodnotami výkonu generátoru a přenesen do dispečinku energetické sítě jako základ pro posouzení AGC (Automatic Gain Control). Bude zřízen nový komunikační kanál s BESS, který bude přidělovat AGC příkazy a podle potřeby přenášet výstup a stavové informace kombinovaného systému tepelné energie a akumulace energie do BESS pro předběžné vyhodnocení indexu výkonnosti regulace AGC K a místní analýzu přínosů.
DCS (Distributed Control System) vytvoří nový komunikační kanál s BESS pro přenos povelů AGC, výstupní zpětné vazby generátoru, indikátorů skutečného zatížení generátoru, zpětné vazby aktivace AGC generátoru, příznaků činnosti primární regulace frekvence generátoru, výstupních limitů generátoru a limitů rychlosti regulace generátoru.
BESS na základě příkazů AGC a výstupu generátorové jednotky v reálném čase-v kombinaci s SOC baterie systému ukládání energie vytváří příkazy napájení pro systém ukládání energie, aby bylo dosaženo rychlého řízení a regulace výkonu, jak je znázorněno na obrázku.
Obrázek: BESS Auxiliary AGC Controller
V kombinovaném systému regulace frekvence akumulace tepla a energie se systém akumulace energie většinou skládá z kontejneru PCS+navyšujícího-transformátoru, kontejneru na baterie, kontejneru pro vysokonapěťový přístup a kontejneru pro místní monitorování. Mezi nimi je v kontejneru PCS+step{5}}transformátoru umístěna kruhová hlavní jednotka, -krokový transformátor a PCS. Na straně stejnosměrného proudu je připojen k bateriovému kontejneru a na straně střídavého proudu je připojen paralelně k sousednímu systému akumulace energie před připojením k provoznímu transformátoru závodu přes centrální rozvodnou skříň.
V konkrétní realizaci projektu se mohou detaily návrhu a úpravy lišit, všechny však musí dodržet zásadu minimalizace dopadů na původní tepelné bloky a neměly by představovat žádné bezpečnostní riziko pro běžný provoz DCS a bloků.
Se stále přísnějšími požadavky na kvalitu energie, zejména s rychlým nárůstem kapacity obnovitelných zdrojů energie, jako je větrná a solární energie, roste poptávka sítě po vysoce-kvalitních zdrojích pro regulaci frekvence. Časté-rozsáhlé úpravy AGC (Automatic Gain Control) tepelnými jednotkami však mohou negativně ovlivnit zařízení a bránit stabilnímu provozu. Kromě toho dodatečné vybavení s ultra-nízkými emisemi dále omezuje rychlost regulace tepelných energetických jednotek a snižuje index výkonu regulace K. Integrované systémy regulace tepelné energie a frekvence akumulace energie proto nabízejí přímé technické výhody a podstatné ekonomické výhody.
Vezmeme-li jako příklad integrovaný projekt tepelné energie a skladování energie v severozápadní Číně, před přidáním skladování energie se index výkonnosti regulace AGC K nezávislých tepelných energetických jednotek pohyboval od 1,97 do 2,62. Po přidání akumulace energie to integrovaný systém tepelné energie a akumulace energie zlepšil na 4,95 až 5,91; náklady na kompenzaci se také zvýšily z méně než 10 000 juanů/den na téměř 110 000 juanů/den.
Během období relativně stabilního zatížení má však poptávka sítě po zdrojích regulace frekvence horní hranici a tržní prostor pro tuto aplikaci bude rychle stlačen. V důsledku přijetí pravidla „nulového-součtu“ a vlivu politik a souvisejících mechanismů rozdělování úroků podléhají příjmy projektu, zejména vlastníkům systémů skladování energie, určitým nejistotám.