Kif Tagħti s-setgħa lill-EMS b'Sistemi ta' Ħażna tal-Enerġija fuq skala kbira Biex Tikseb Skedar Preċiż U Operazzjoni Effiċjenti ta' Kontroll Awtomatiku tal-Ġenerazzjoni tal-Enerġija

1. Introduzzjoni

Bl-iżvilupp tat-teknoloġija tal-ħażna tal-enerġija, l-applikazzjoni tas-sistemi tal-ħażna tal-enerġija (ESS) hija meqjusa bħala t-teknoloġija ewlenija tas-sistema tal-enerġija, speċjalment is-sistema tal-ħażna tal-enerġija tal-batterija (BESS) li tuża batteriji fuq skala kbira, li bħalissa tinsab fl-istadju ta 'dimostrazzjoni . Tradizzjonalment, id-devjazzjoni tal-frekwenza hija kkoreġuta billi jintużaw impjanti tal-enerġija termali biex iżommu l-frekwenza tas-sistema tal-enerġija f'medda aċċettabbli, u r-regolazzjoni tal-frekwenza tinkiseb permezz ta 'kontroll "mingħajr gvernatur" (GF) u kontroll tal-ġenerazzjoni awtomatika (AGC). Madankollu, dawn il-metodi huma ineffiċjenti u jeħtieġu li l-impjanti tal-enerġija joperaw taħt il-kapaċità nominali biex iżommu l-mod standby.

Dan l-artikolu jintroduċi r-riżultati ta 'żvilupp u operazzjoni ta' prova ta 'BESS fl-operazzjoni AGC. Meta mqabbel ma 'impjanti tal-enerġija tradizzjonali, BESS jaħdem aħjar f'rispons mgħaġġel, iżda hemm kwistjonijiet bit-tul ta' operazzjoni AGC. Għalhekk, dan l-artikolu jippreżenta r-riżultati sperimentali tal-operat AGC taħt kundizzjonijiet differenti u janalizza r-riżultati bbażati fuq ir-referenza AGC ta 'KPX.

Il-bqija tal-artikolu huwa organizzat kif ġej: Taqsima 2 tispjega l-konfigurazzjoni tas-sistema tal-kontrollur BESS użat bħalissa għas-servizzi FR; It-Taqsima 3 tispjega r-riżultati tal-operat AGC; It-Taqsima 4 evalwat ir-riżultati tat-test u pproponiet xi punti ta' titjib għall-ġenerazzjoni tal-mira AGC; Fl-aħħar nett, it-Taqsima 5 tippreżenta l-konklużjoni.

2. Konfigurazzjoni tas-sistema tal-BESS

Il-faċilitajiet FR-ESS huma konnessi mal-busbar 22.9kV ta 'kull substation permezz ta' transformers step-down, kif muri fil-Figura 1. Il-busbar 22.9kV huwa konness mal-440V PCS permezz ta 'transformer step-down, u l-PCS huwa wkoll konness. għas-sistema tal-batterija (sistema ta 'ġestjoni tal-batterija u batterija tal-jone tal-litju) permezz ta' linji elettriċi u ta 'komunikazzjoni.

Il-Figura 2 turi dijagramma blokk tal-kontrollur BESS installat 52MW użat għas-servizzi ta 'regolazzjoni tal-frekwenza. Il-PCS jikkomunika wkoll mal-kontrollur tar-regolazzjoni tal-frekwenza (FRC), li jiddetermina l-output tas-sistema tal-batterija meħtieġa biex tinżamm il-frekwenza mixtieqa ta '60Hz. FRC jista 'jiġi ssettjat għal "modalità manwali" jew "modalità awtomatika" permezz tal-interface bniedem-magna (HMI), li turi wkoll informazzjoni ewlenija bħall-frekwenza tas-sistema, l-istat ta' ħlas individwali tal-batterija (SOC), u t-temperatura.

Il-Figura 3 turi dijagramma blokk tat-test tal-operat AGC konness mal-EMS tal-KPX. Meta r-referenza AGC tilħaq l-FRCM, l-FRCM jaqsam ir-referenza tal-qawwa bbażata fuq is-SOC ta 'kull FRC, għalhekk l-FRCM għandu jkun jaf l-informazzjoni SOC ta' kull FRC.

3. Kontroll awtomatiku tal-ġenerazzjoni tal-enerġija

Operazzjoni AGC f'impjanti tal-enerġija tradizzjonali:It-turbini f'impjanti tal-enerġija tradizzjonali mhux biss joperaw ibbażati fuq referenza AGC, iżda joperaw ukoll ibbażati fuq referenza tal-veloċità. Minħabba fatturi bħall-inerzja tat-turbini, il-frizzjoni u l-valvi tat-throttle, is-sistema inevitabbilment tesperjenza dewmien. Il-Figura 4 turi l-kontroll tal-frekwenza ta 'impjant tal-enerġija tradizzjonali taħt referenza AGC. Mill-punt tal-ħin A meta l-frekwenza tinbidel għall-punt tal-ħin B meta l-output tal-impjant tal-enerġija jiġi kkontrollat ​​biex jinbidel, hemm żball tal-ħruġ ta 'madwar 5MW, u l-output jittardja b'aktar minn 100 sekonda mir-referenza AGC. Huwa diffiċli li tifhem b'mod preċiż il-ħin ta 'dewmien tal-operazzjoni FR biss permezz tal-forma tal-mewġ tal-ħruġ, peress li hemm wisq varjabbli ta' kontroll. Madankollu, jista 'jiġi kkonfermat li l-impjanti tal-enerġija tradizzjonali jsegwu referenza AGC b'ħin ta' dewmien.

Il-prestazzjoni tal-kontroll AGC tal-BESS:Sabiex titqabbel mal-prestazzjoni tal-kontroll tal-impjanti tal-enerġija tradizzjonali, jintwerew ir-rispons tal-ħin u r-rispons tal-funzjoni tal-pass tal-BESS. Il-Figura 5 turi r-riżultati tar-rispons tal-pass tal-varjazzjoni ta' referenza FRCM. Huwa jieħu madwar 130ms għall-output tal-enerġija mill-ġenerazzjoni tal-mira FRCM għal BESS, inkluż id-dewmien tal-komunikazzjoni u l-ħin taż-żieda. BESS jista 'jipprovdi enerġija lill-grilja fi żmien 30 sekonda, li huwa biżżejjed biex jissodisfa r-rekwiżiti veloċi tal-operat AGC.

L-operazzjoni AGC tal-BESS:Il-Figura 6 turi r-riżultati ta' operazzjoni AGC ta' 7-siegħa fuq BESS, b'operazzjonijiet ripetuti ta' segwitu AGC u ta' rkupru tal-istat ta' ħlas (SOC). Waqt it-tħaddim tal-AGC, l-output totali tal-enerġija ta 'kull FRC huwa l-istess bħar-referenza AGC. Jekk is-SOC ta 'FRC jinżel taħt il-50%, FRC se jwettaq operazzjoni ta' rkupru SOC, għalhekk hemm 3 ċikli, inklużi 3 ċikli ta 'operazzjoni AGC u 3 ċikli ta' rkupru SOC. Taħt l-operazzjoni ta 'rkupru tas-SOC, FRC jiċċarġja l-batterija tiegħu b'rata ta' 0.1 [pu] sakemm jilħaq 63% SOC, kif speċifikat fit-Tabella 1.

Fiċ-ċiklu 1, BESS naqas milli jissodisfa r-rekwiżit tal-operat AGC għal 30 minuti, 23 minuta biss, iżda fiċ-ċiklu 2 u ċ-ċiklu 3, issodisfat it-tul tal-output tal-operazzjoni AGC. Sadanittant, il-perjodu ta 'rkupru SOC għal kull ċiklu jibqa' kostanti għal 73 minuta. Il-Figura 7 turi r-riżultati tal-operazzjoni AGC tat-tnaqqis tal-ħin ta 'rkupru minħabba ż-żieda fir-rata ta' rkupru SOC għal 0.4 [pu], fejn il-perjodu ta 'rkupru SOC jonqos proporzjonalment għar-rata tal-kapaċità tal-iċċarġjar ta' BESS.

It-Tabella 2 turi l-ħin ta 'rkupru tas-SOC minħabba r-rata tal-kapaċità tal-iċċarġjar BESS, iżda dan il-metodu mhuwiex rakkomandat peress li jista' jikkawża żbalji SOC fis-sistema ta 'ġestjoni tal-batterija (BMS). Jekk ikun hemm żbilanċ bejn is-sistemi tal-kondizzjonament tal-enerġija (PCS) riċevuti mill-istess FRC, l-FRC jalloka referenzi tal-enerġija għal kull PCS ibbażati fuq SOC. Bl-istess mod, il-kontrollur avvanzat FRCM ta 'FRC jaqsam ir-referenza tal-mira tal-qawwa ta' FRC ibbażata fuq SOC. Il-Figura 8 turi x-xejriet ta' FRCM u FRC matul perjodu ta' operazzjoni ta' 7-siegħa. B'mod ġenerali, l-istrateġiji ta 'allokazzjoni ta' FRCM u FRC jaħdmu tajjeb fid-direzzjoni tal-allinjament tas-SOC ta 'kontrolluri ta' livell baxx. It-Tabella 3 turi l-kundizzjonijiet inizjali għall-ittestjar taħt kundizzjonijiet SOC differenti.

4. Analizza l-operazzjoni AGC billi tuża BESS

Minn perspettiva fit-tul, hemm ċikli ta 'operazzjoni AGC u ċikli ta' operazzjoni ta 'rkupru SOC. Il-Figura 9 tanalizza r-riżultati sperimentali taħt il-kundizzjonijiet fit-Tabella 3. Mill-iżball tal-mira AGC u l-output tal-qawwa FRC, wieħed jista 'jara li l-perċentwal ta' tħaddim normali huwa pjuttost baxx. It-tħaddim normali jfisser li l-iżball bejn ir-referenza AGC u l-output tal-enerġija BESS huwa fi ħdan 5%, li hija waħda mir-raġunijiet għaliex l-affidabbiltà tal-operazzjoni AGC tonqos wara 30 minuta. Fl-agħar xenarju, sabiex jiġu żgurati 30 minuta ta 'operazzjoni AGC, meta wieħed iqis 50% SOC disponibbli, BESS għandu jkollu kapaċità ta' rata 1C.

Taħt kundizzjonijiet limitati, hemm xi oqsma għal titjib. L-ewwelnett, il-mira AGC għandha tkun issettjata skont il-kundizzjonijiet tal-BESS biex tinkiseb operazzjoni ta '30 minuta. It-Tabella 4 turi d-dejta minn ħames kejlijiet ta 'FRCM, b'rata medja ta' ħin ta 'skarika ta' 80% meta mqabbla mal-livell medju ta 'frekwenza. Il-mira ta 'skarika għolja tal-EMS irriżulta f'ħin operattiv insuffiċjenti pprovdut mis-SOC ta' BESS fi żmien 30 minuta. Il-Figura 10 turi d-dejta tar-rispons tal-BESS fl-Impjant tal-Enerġija Termali Honam. Għalkemm is-SOC ta 'BESS huwa baxx (50%), il-ħin tat-tħaddim AGC huwa biżżejjed biex jinżamm it-tul speċifikat. Hemm biss bidla żgħira fis-SOC minħabba li l-proporzjon bejn il-mira tal-iċċarġjar u l-mira tal-ħatt huwa simili. Jekk il-proporzjon bejn il-mira tal-iċċarġjar u l-mira tal-ħatt huwa f'livell simili, il-ħin tal-operazzjoni AGC huwa twil biżżejjed biex jipprovdi l-output tal-enerġija meħtieġ mill-EMS. Għalhekk, l-EMS għandha tikkunsidra l-kundizzjonijiet tal-FRC, bħal SOC disponibbli, eċċ.

Metodu ieħor biex jintlaħaq il-ħin ta 'operazzjoni AGC meħtieġ huwa li tiżdied il-firxa SOC disponibbli. Iżda għandu jiġi kkunsidrat bis-sħiħ, peress li l-firxa SOC hija relatata maċ-ċiklu tal-ħajja tal-batterija.

It-tielet nett, din hija funzjoni addizzjonali li hija indipendenti mill-ħin tat-tħaddim AGC. Normalment, il-proporzjon bejn il-mira tal-iċċarġjar u l-mira tal-ħatt huwa differenti. Għalhekk, BESS użat għall-operazzjoni AGC jeħtieġ operazzjoni ta 'rkupru SOC. Biex jitnaqqas il-ħin tal-operazzjoni ta 'rkupru tas-SOC, jista' jintuża l-metodu ta 'żieda fil-qawwa nominali tal-iċċarġjar. Jekk dan iwassal għal żbalji SOC fil-BMS, tista 'tiġi kkunsidrata operazzjoni ta' ċċarġjar b'veloċità varjabbli.

5. Sommarju

Dan l-artikolu jiddeskrivi r-riżultati tal-ittestjar tal-operat AGC bl-użu ta '8MW FR-ESS biex tavvanza t-teknoloġija AGC ta' BESS. Minn perspettiva fit-tul, hemm ċikli ta 'operazzjoni AGC u ċikli ta' operazzjoni ta 'rkupru SOC. Bħalissa, il-persentaġġ ta 'tħaddim normali huwa pjuttost baxx ibbażat fuq l-iżball bejn il-miri AGC u l-output tal-enerġija FRC.

Meta mqabbel mal-operat AGC ta 'impjanti tal-enerġija tradizzjonali, BESS għandu vantaġġi minħabba li m'għandux dewmien u jista' jsegwi b'mod preċiż ir-referenza tal-enerġija, iżda huwa diffiċli li topera għal żmien twil minħabba li l-operazzjoni AGC teħtieġ miri tal-enerġija kontinwi u każwali.

Sabiex tittejjeb il-prestazzjoni tal-operat AGC tal-BESS, huwa rakkomandat li l-proporzjonijiet tal-mira tal-iċċarġjar u l-ħatt tal-EMS għandhom ikunu f'livell simili, u l-EMS għandu jqis il-kundizzjonijiet tal-FRC; Metodu ieħor biex jintlaħaq il-ħin ta 'operazzjoni AGC meħtieġ huwa li tiżdied il-firxa SOC disponibbli; Fl-aħħarnett, BESS użat għall-operazzjoni AGC jeħtieġ li jqassar il-ħin tal-operazzjoni ta 'rkupru tas-SOC.