扶桑东南电力集团利用储能平抑间歇性新财富

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安装在西仙台变发电站的BESS系统

东瀛西北地区有美貌的风力条件。到2014年终,西南电力公司已将800兆瓦的风力发电连接到中压电力网。这一比重为26%,是日本总装机容积的最大份额。由于方便的上网电价,电力公司说了算将与中压电力网相连的风电装机体积扩张到2510兆瓦。从太阳能的角度来看,在二〇一六财政年度甘休时,公用事业集团将大体2450兆瓦的太阳能连接到电网。那使得东南电力公司变为太阳能渗透率方面,全扶桑其次大公用事业公司。

趁着与互连网连接的间歇性发电体量的增多,关于电力品质(包含电压和作用波动)的忧患日益增多。如今,通过调整火力发电厂调峰来化解频率调节难点,但那种调整的实用受到限制。为了评估这一个担忧,西南电力公司在西仙台变发电站安装了叁个重型电池储能系统(BESS),以表达BESS在调节和测试频率方面包车型地铁灵光。有效的频率调节将使电力公司能够增添对可再生能源的运用。

系统总览

BESS额定功率为20兆瓦,短时功率为40兆瓦,储存体积为20兆瓦时。由东芝(Toshiba)集团能源体系和消除方案公司提供的BESS设计,用于在中压互联网连接点提供20兆瓦时的充电/放电,预期使用寿命为20年。它的装置意在平抑由于间歇性风力和太阳能光伏发电的充实而来带来的电力网频率变化。

电池根据东南电力公司控制中央的下令展开充电和放电,并与火力发电机一起运维。它最重要用来网络频率调节应用,在装置BESS此前这一个功用完全由热发电机组处理。

BESS可以提供比火力发电机更快的响应速度,不过电池能够提供一连充电/放电的岁月受其体量,过热趋势和其余因素的限量。由于这个原因,近期应用BESS和火力发电机联合来进步功用调节约财富力。西北电力公司有着13座热电厂,总发电量为12,725兆瓦。

BESS由以下部件组成:主变压器(45 MVA,33 kV / 6.6 kV);
20台升压变压器(2 MVA,6.6 kV / 300 V); 七个厂用变压器(1.5 MVA,6.6 kV
/ 210 V); 捌十三个电能转换系统(PCS)(500 kW); 八十多个蓄电池箱;
和3个决定爱护种类。

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西北电力公司的供电互连网

BESS功能

本BESS项目统一筹划中相遇的显着挑衅包括20年的使用寿命,准确管理大量电池的充电状态(SOC),以及制造控制充电和放电功率分配至柒十几个PCS单元。

负荷频率控制(LFC)系统基于频率和电流偏差总结服务区域分裂地点的要求 –
供应平衡,称为等面积要求。LFC系统依照火力发电机和BESS的出口举行调整,以将面积须求保持在加以的限制内。LFC闭环控制种类由现有火电机组的决定回路和BESS的另一条控制回路构成。那三个控制回路具有相似的结构。

亚洲城ca88手机版下载地址,充电比率改进成效对BESS来说是惟一的。为了丰裕利用BESS的高调度能力,时间常数和其余输入滤波器的参数被规划为可独立编制程序用于BESS或火电机组,两者并分化。电池控制回路将区域必要当作输入并透过过滤单元提供控制命令值。

以下是LFC的控制块概述:

  • 过滤单元执行带通滤波以获得从区域必要传递到BESS的短周期数据输入。
  • 仅当得到的长期数据输入超越给定阈值时,才激活BESS,以减小要充电和放电的电能。
  • 充电比率校订单元调整充电/放电命令的值,以使电池充电率达到目的。
  • BESS热开关电路逐步将LFC控制量从BESS转移到火电机组,以幸免电池长日子总是充电和放电,因而BESS保持自然的调动能力。
  • 过热限制器,通过测算充电和放电的电量,设定阈值,以免患电池过热。

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设置在西仙台变发电站的配备电气单线图

寿命与质量

为了促成使用寿命为20年的BESS,陈设了东芝的SCiB锂离子充电电池。与别的同类产品分裂,SCiB在大概15,000次充电/放电周期后维持其全方位体积的80%以上。别的,就算频率调节应用要求反复充电和放电,SCiB也不会师世明显的劣化。在BESS中使用的SCiB电池已经证实其寿命的长久性,使其能够满意特定的20年须求。

SOC代表电池剩余多少能量。SOC的单位代表为百分点(0%=空;
100%=满)。西仙台变发电站的BESS目的在于提供考虑到长使用寿命时所需的发端体量。因而,选取50%的SOC作为基线。

为了落实10 MWh的充电和放电,BESS由总体积为20
MWh的电池组合。运维充电比率定义为20
MWh为100%。换句话说,50%的运作充电比率相当于50%的SOC。那个概念使得BESS能够无需操心老化引起的体量下落。

别的,由于使用高精度SOC管理技术,BESS能够在不须求关闭SOC纠正的情景下连续工作。

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西区的载荷频率控制调节由多少个效益整合

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SCiB锂离子充电电池在15,000次充电/放电循环后的属性

支配方法

BESS每五分钟收到一次来自作者控制制中心的实惠电源命令。假设来自PCS单元的输出控制命令(充电/放电)失去平衡,单个电池将接收到分歧的控制信号。为了消除那些题材,已经付出了一种用于将要被充电和放电的电能均等分配给持有电池的技术。

采取那种技能,根据充电/放电功效,操作时间和单个电池的SOC,以给定间隔在PCS单元之间分配设置为充电/放电命令的参数。然后用它们相应地打开PCS单元。该技术驱动PCS单元的长足运维成为大概。通过压缩电池上不一致且差异的决定命令的承受,还开始展览辅助缩减电池的悠长劣化。

BESS的第壹特色之一是全速充电/放电周期。BESS的宏图指标是从控制配备接收充电/放电命令到PCS单元在1000飞秒或更长时间内开头充电或放电的时刻。在接到命令后,放电电流差不离需求430阿秒才能到达网络,包涵控制装置处理命令所用的光阴,从决定配备到PCS单元的传输时间以及PCS等待时间。有人以为BESS提供了冲天的可调度质量。

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SOC范围的界定意在维持电池体量

施工

电池系统的要害组件是安装在容器中的电池模块和电池板,种种组件都从差异的任务供电。电池模块在运输到现场在此以前率先安装在电池板中。电池容器直接运输到现场,并提供20兆瓦时的电池存款和储蓄体量。西仙台变发电站共设置了八十个电池箱。

建设分五个阶段完毕:基础,土木建筑和电气。为了缩小施工作时间间,电池容器棉被服装置在四组贰十二个单元中。那使得施工阶段可以在1七个月的年月内相互落成,包括测试和调剂。

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支配装备在收取40 MW的下令时的品质

项目中标

是因为那一个类型,开发了BESS的特等决定情势和保管技术。自二零一六年11月的话,BESS向来在西仙台变发电站投入使用,依照该运营期的结果,迄今结束其业绩已被视为成功。示范项目于二零一八年七月告竣。

致谢

笔者要感谢武田大辅和东芝(Toshiba)公司的桥本达也在编辑本文时提供的协助和技能提出。


Mitsuhiro
Matsumoto自1993年的话一贯在为西南电力公司做事。他今后是电力系统工程部门的电力系统控制规划工程小组的经营,负责监督电力系统的调度和平运动转。松本在二〇一三年至二零一六年里边是东哈哲大学不甘雌伏电力工程团队的积极分子。

Eiji
Matsuzaka自一九八八年来说一贯在为西南电力企业管理办公室事。他是电力系统工程部门的水力发电和变发电站工程组的经纪,负责监督变发电站的调度和平运动作。他曾是该公司的总组长,负责爱抚位于东瀛Minamisōma的40兆瓦,40兆瓦时大型电池储存系统。

有关西南电力公司

位居东瀛大洲西部的一家大型垂直综合公用事业集团,东南电力公司承担发电,输电和配电。公用事业公司具有2伍15个发电站组合,总装机体积18,812兆瓦,由22陆个袖珍水力发电站(2538兆瓦),11个火力发电厂(12725兆瓦),四个核发电站(3274兆瓦)和二1三个可再生能源财富装备。其传输线路长度达到24,794海里(15,407海里),最高电压为500千伏,275千伏和154千伏。安装的62多少个超高压/高压变发电站提供高压,中压和低压配电互联网,配电线路长度为583,091英里(362,333公里)。

摘自:tdworld.com – Intermittent
Control

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