储能资源参与的自动发电控制策略

许建强

(长园深瑞继保自动化有限公司，广东 深圳 518057)

0 引言

近年来，我国储能系统技术的不断发展，逐步改变了传统的自动发电控制模式。通过将储能资源参与到自动发电控制中，可以有效提高自动发电效率，弥补传统自动发电控制的弊端，改善调频效果，提高响应速度，实现双向调节。同时还可以在一定程度上减少调频机组发生磨损和故障的概率，最大限度地保障自动发电控制系统的安全高效运行。因此需要相关行业从业人员对储能资源加以重视，结合目前储能资源的实际情况在自动发电控制中强化储能资源的参与，并利用储能资源对自动发电控制技术进行合理优化与提升，推动自动发电控制的进一步发展。

1 自动发电控制概述

自动发电控制技术是电力系统中一项重要环节，主要负责解决电力系统运行过程中产生的频率调节和负荷分配，并且与相邻的电力系统实现电力频率交换，从而更好地保障电力系统的正常运行[1]。在当前技术条件下，电力系统已经初步实现了自动发电控制，但相对来说智能化还是比较薄弱，仍有很大的发展空间，尤其是在现代社会信息技术的兴起，利用信息技术实现电力系统智能化自动发电控制已经成为当前电力行业的主要发展趋势。通过在自动发电控制中落实储能资源的参与，可以有效弥补以往自动发电控制中的不足，实现功率的快速调节，精准控制功率，改善调频效果，提高响应速度，实现双向调节，并且还可以有效地减少调频机组发生磨损和故障的概率，最大限度保证自动发电控制系统的安全运行。随着储能系统成本的降低以及系统技术的进步，有更多的新型储能系统与电网运行接入。与以往传统的火力发电机组相比，储能资源的功率调节速度更快，对参与到电力系统的频率调节更为适合。除此之外，相关人员也研究了孤立系统中电池储能参与频率控制的容量，可以通过对电池荷电状态进行动态调整，不断完善储能系统的快速调节特性，来实现自动发电控制当中储能资源的有效参与。

2 储能资源参与的自动发电控制策略

当储能资源参与调频时，自动发电控制系统应该根据储能资源功率快速调节的优点，充分发挥其作用，使储能资源能够更好地参与到自动发电控制中。储能资源具有快速精准控制功率的特点，能够很好地匹配自动发电控制的功能需求，从而最大化地发挥自动发电控制的优势，保障电力系统的安全运行。目前在一些发达国家，储能资源已经被广泛应用到自动发电控制中，并取得了较为显著的应用效果。我国在落实储能资源参与自动发电控制的过程中，应积极学习引进先进的技术理念，通过制定完善的控制方案，使储能资源更好地参与到自动发电控制中。首先，工作人员需要灵活地分配储能资源，保证每个区间都能够得到一个合理的调节量，并以此为基础对功率进行分配，将调频需求大致分为高频部分和低频部分，分别由储能资源和传统机组来进行控制，从而更好地发挥各个调频资源的优势，从根本上提高调频控制的效果。

2.1 单一储能和复合储能

单一储能以把风能、水能或热能等与电能交换的形式实现储能，单一储能在工程安装上相对比较容易，工艺流程相对来说比较成熟，对工作人员自身的专业素质水平要求较低，很容易达到一个较高的频率调节效果，而且前期的安装施工比较简单，后期的维修与应用也比较容易，是目前我国在自动发电控制中实现储能资源参与的主要策略之一。相关工作人员应对此加以重视，围绕单一储能的特点，实现与自动发电控制的有效结合，从而更好地推动电力系统的频率调节，保证电力系统的正常运行[2]。但是单一储能一般无法实现大容量和大功率。而复合储能则是指将不同储能类型实现共同储存，可以有效实现不同种类储能互补，扩大容量，有效地弥补单一储能的弱项。复合储能可以最大限度发挥储能资源在自动发电控制中的参与优势，从而更好地对电力系统的频率进行双向调节，实现储能资源的大功率、大容量，从而进一步发挥储能资源参与到自动发电控制的价值。飞轮储能系统与锂离子电池储能系统的配合就属于复合储能，也是本文主要阐述的复合储能参与的策略之一。

2.2 复合储能间的协调控制

复合储能系统可以通过复合储能间的协调控制来实现储能资源参与到自动发电控制中，达到对自动发电控制进行自动频率调节。当飞轮储能在荷电状态满足要求时可以进行优先调节，保障锂离子电池的浅充浅放，以此来提高锂离子电池的循环次数，延长锂离子电池的使用寿命。同时，在实际的应用过程中，工作人员还可以适当调整飞轮储能的空转时间和自放电时间，最大限度地实现复合储能间的协调控制[3]。此外，为更好地体现优先级，还可以适当结合飞轮储能和锂离子电池的循环次数与放电深度的关系以及二者容量，对2种储能方式的最佳放电深度进行设置，并将二者的控制策略进行协调。

2.3 仿真控制方案

储能仿真系统是以实际电网数据为基础，在不对当前电网自动发电控制功率分配方式进行改变的情况下，将传统调频机组与储能资源进行同等对待。在制定储能资源参与到自动发电控制的仿真控制方案时，需要工作人员提前准备好真实电网的运行数据，并以此为基础对储能资源参与到自动发电控制的方案进行仿真模拟，还原真实的运行场景，并测试出每种参与策略的运行效果。同时，工作人员还需要针对每种参与策略的实际运行效果进行深度研究探讨，选出最优的控制方案，并在真实的电网中加以运行，以此来实现储能资源全面参与到自动发电控制中。

3 储能资源参与的自动发电控制系统构成

3.1 飞轮储能系统构成

飞轮储能是机械储能的一种，主要由飞轮、轴承、真空室、双向变流系统、控制系统等共同组成。飞轮储能系统参与到自动发电控制具备一定的先进性与可行性，同时，还具备良好的可操作性。其中飞轮储能系统中的双向换流器采用背靠背的配置；控制系统的作用在于监测及控制如荷电状态、冷却系统状态、真空度、温度等监测系统参数；真空系统也能尽可能减小飞轮储能空转损耗，真空压力可由真空泵提供；中央系统与冷却系统相连，确保飞轮能够保持正常工作温度；在飞轮储能参与到自动发电控制的实际运行过程中，当飞轮储能系统的转矩不平衡的情况下，飞轮的转速会相应减小或增加，以此来实现机械能与电能的转化，从而实现飞轮储能系统全面参与到自动发电控制中。

3.2 锂离子电池储能系统构成

锂离子电池储能系统主要是由于锂离子电池、双向功率逆变装置、冷却系统以及控制系统等共同组成。而锂离子电池在目前市场上种类丰富，每一种电池都存在着一定的优势与劣势，需要工作人员在选择锂离子电池时根据自身电力系统对自动发电控制的实际需求，合理地选择锂离子电池。在实际的应用过程中，通过应用锂离子电池储能系统正负极的化学反应实现电能与化学能的双向转换，发挥调频效果。同时，不同的锂离子电池在自动发电控制系统中进行应用，只需要关注外部特性，无需考虑其内部化学反应。锂离子电池有自放电率、充放电倍率、荷电状态、实际容量、理论容量、额定容量等几个与调频相关的技术参数，确保化学能与电能的双向转化。由锂离子电池构成的锂离子电池储能系统中的功率转换器，可以实现储能系统与电网连接相结合，以此来控制电网与储能资源间能量双向流动的功能，可以充分满足功率控制的精准度和充放电快速转换的响应速度要求。在实际的运行过程中，以火电机组作为响应自动化控制调频指令的基础单元，以锂离子电池储能资源作为补充的快速响应单元，来保障锂离子电池储能系统能够很好地参与到自动发电控制中，并发挥最大优势，改善自动发电控制机组的响应速度及精度。

4 结语

在当前全球电力技术融合的背景下，各国的技术手段存在着一定的交换与共享，对自动发电控制的调频要求也有所提高。而传统的自动发电控制明显不能符合当前双碳目标形势下的发展要求，需要从业人员利用互联网的特点，实现储能系统参与的自动发电控制。在传统的发电控制中，由于技术的缺乏导致频率调节很难满足电力系统的运行需求，通过将储能系统参与到自动发电控制中，可以有效应用储能系统调节功率速度快的优势来提高频率调节效率，使自动发电控制实现双向调节，保证电力系统的正常运行。