Termoelektrane, kao primarni resurs regulacije frekvencije koji pružaju pomoćne usluge AGC-a (automatsko vođeno vozilo), imaju nekoliko nedostataka: dugo vrijeme odziva (obično u rasponu od nekoliko desetina sekundi); spora brzina regulacije (standardna brzina regulacije (MWmin) za termoenergetske jedinice ne prelazi 3% nazivne snage); i lošu tačnost regulacije (dozvoljeno odstupanje za termoenergetske jedinice je 1% nazivne snage).
Međutim, zapošljavanjesistemi za skladištenje energije baterijau kombinaciji s termoenergetskim jedinicama za odgovor na AGC komande može u potpunosti iskoristiti prednosti sistema za skladištenje energije: kratko vrijeme odziva (<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.
Osnovni principi i proces kombinovane regulacije frekvencije skladištenja toplote i energije:
1) Električni, jedinice za skladištenje energije i termoenergetske jedinice mogu raditi paralelno na kraju priključka na mrežu, radeći zajedno na praćenju AGC dispečerskih komandi, čime se značajno poboljšava ukupna regulacija;
2) Bez mijenjanja originalne AGC kontrole termoenergetske jedinice, konstruirajte izlaznu komandu sistema za pohranu energije na osnovu razlike između AGC komande i izlaza u stvarnom vremenu- termoenergetske jedinice, i nadoknadite jaz u potražnji za energijom uzrokovan razlikom korištenjem brzih i tačnih karakteristika kontrole snage sistema za pohranu energije.
3) Kako izlaz termoenergetske jedinice odgovara na AGC komandu i približava joj se, izlaz sistema za skladištenje energije se u skladu s tim povlači sve dok termoenergetska jedinica konačno ne preuzme izlaz AGC komande. Može se vidjeti da je vrijeme-radnog vremena velike snage sistema za pohranu energije tokom jednog podešavanja AGC-a reda 1 do 2 minute.
Kao što se može vidjeti iz gornjeg procesa, maksimalna izlazna snaga BESS-a je razlika između AGC komande i trenutne izlazne snage termoenergetske jedinice. Zahtjevi za performanse naglašavaju veliku-snagu, brzu i preciznu regulaciju, dok je zahtjev za kapacitetom ograničen, što ga čini tipičnom BESS aplikacijom{2}}tipa snage. Iako se kapacitet i snaga BESS-a teoretski mogu optimalno konfigurirati na osnovu frekvencije mreže i karakteristika fluktuacije signala kontrolne greške u regiji, sveobuhvatno uzimajući u obzir utjecaj fluktuacija opterećenja, principe dispečerstva na mreži AGC-a i optimizaciju ekonomskih koristi, većina trenutnih procesa projektovanja zasniva se na analizi i statističkim podacima iz prošlosti u potpunosti od podataka AGC-a koji više prate komande AGC-a. AGC dispečerskih komandi i, tokom rada, održavati SOC baterije oko 50%.
Nadalje, na osnovu tehničkog zahtjeva da maksimalna brzina promjene snage termoenergetske jedinice iznosi 3%P po minuti, a budući da se promjene AGC komandi uglavnom odvijaju u ciklusu minut-po{2}}minut, konfiguriranje 2C sistema za pohranu energije na 3% nazivne snage P termoelektrane je razumnije.
Osnovni princip je prikazan na slici.
U kombinovanim sistemima za skladištenje toplotne energije i energije, metode povezivanja na mrežu BESS (Boiler Energy Storage System) generalno spadaju u dve kategorije: jedna koristi višak kapaciteta postojećeg pomoćnog transformatora postrojenja i povezuje ga sa izlazom generatora preko sekundarnog pojačivača napona;
drugi konfiguriše nezavisni step{0}}transformator za direktno povezivanje sistema za skladištenje energije na utičnicu generatora. Oba načina povezivanja zahtijevaju pažnju na kapacitet kratkog spoja-voda i harmonijske varijacije kako bi se osigurao siguran rad postojećih termoenergetskih jedinica, glavnih transformatora, kotlovskih aktuatora i pomoćnih sistema. Trenutno je češća shema povezivanja pomoćnog transformatora postrojenja.
Što se tiče komunikacionih i kontrolnih sistema, i RTU (Jedinica za daljinsko upravljanje) i DCS (Distribuirani kontrolni sistem) treba da budu modifikovani u skladu sa tim, kao što je prikazano na slici.
Tehničke nadogradnje opreme i osnovne funkcije uključuju:
RTU (Regionalna jedinica) će dodati BESS (Balanced Energy Storage System) paket za mjerenje snage, koji će biti spojen sa mjernim vrijednostima izlaza generatora i proslijeđen dispečerskom centru električne mreže kao osnova za AGC (automatsku kontrolu pojačanja) procjenu. Novi komunikacioni kanal sa BESS-om će se uspostaviti za dodeljivanje AGC komandi i, po potrebi, prenošenje informacija o izlazu i statusu kombinovanog sistema za skladištenje toplotne energije i energije u BESS za preliminarnu procenu K indeksa performansi AGC regulacije i analizu koristi na lokalnom nivou.
DCS (Distributed Control System) će uspostaviti novi komunikacijski kanal sa BESS-om za prijenos AGC komandi, povratne informacije o izlazu generatora, indikatore stvarnog opterećenja generatora, povratne informacije o aktivaciji generatora AGC, zastavice djelovanja regulacije primarne frekvencije generatora, ograničenja izlaza generatora i ograničenja brzine regulacije generatora.
BESS, na osnovu AGC komandi i izlaza u stvarnom-vremenu generatorske jedinice, u kombinaciji sa SOC baterije sistema za skladištenje energije, konstruiše komande za napajanje za sistem skladištenja energije kako bi se postigla brza kontrola i regulacija snage, kao što je prikazano na slici.
Slika: BESS pomoćni AGC kontroler
U kombinovanom sistemu regulacije frekvencije za pohranu toplote i energije, sistem za pohranu energije se uglavnom sastoji od PCS+step{1}}kontejnera transformatora, spremnika za baterije, visoko-kontejnera za pristup i lokalnog nadzornog kontejnera. Među njima, PCS+step{5}}kontejner transformatora sadrži prstenastu glavnu jedinicu, step{6}}transformator i PCS. Povezuje se na spremnik baterije na DC strani, a na AC strani je povezan paralelno sa susjednim sustavom za pohranu energije prije nego se poveže na transformator za servisiranje postrojenja preko centralnog razvodnog ormara.
U konkretnoj implementaciji projekta, detalji dizajna i modifikacije mogu varirati, ali se svi moraju pridržavati principa minimiziranja utjecaja na izvorne termoenergetske jedinice i ne bi trebali predstavljati nikakve sigurnosne opasnosti za normalan rad DCS-a i jedinica.
Sa sve strožim zahtjevima za kvalitetom električne energije, posebno brzim povećanjem kapaciteta obnovljivih izvora energije kao što su energija vjetra i sunca, elektroenergetska mreža ima rastuću potražnju za visoko{0}}kvalitetnim resursima za regulaciju frekvencije. Međutim, česta -podešavanja AGC-a (Automatska kontrola pojačanja) od strane termoenergetskih jedinica mogu negativno uticati na opremu i ometati stabilan rad. Nadalje, naknadna oprema sa ultra-niskim emisijama dodatno ograničava brzinu regulacije termoenergetskih jedinica, smanjujući indeks regulacije K. Stoga, integrirani sistemi regulacije frekvencije toplinske energije i skladištenja energije nude direktne tehničke prednosti i značajne ekonomske prednosti.
Uzimajući integrisani projekat za skladištenje toplotne energije i energije u severozapadnoj Kini kao primer, pre dodavanja skladišta energije, indeks performansi AGC regulacije K nezavisnih termoenergetskih jedinica kretao se od 1,97 do 2,62. Nakon dodavanja skladištenja energije, integrisani sistem za skladištenje toplotne energije i energije poboljšao je ovo na 4,95 do 5,91; troškovi kompenzacije su takođe porasli sa manje od 10.000 juana/dan na skoro 110.000 juana/dan.
Međutim, tokom perioda relativno stabilnog opterećenja, potražnja mreže za resursima regulacije frekvencije ima gornju granicu, a tržišni prostor za ovu aplikaciju će biti brzo stisnut. Zbog usvajanja pravila "nulte-sume" i uticaja politika i povezanih mehanizama raspodjele kamata, prihodi projekta, posebno vlasnici sistema za skladištenje energije, podliježu određenim neizvjesnostima.