Συνδυασμένο Σύστημα Ρύθμισης Συχνότητας Πυρκαγιάς και Αποθήκευσης

Συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μπαταριώνχρησιμοποιούνται σχεδόν σε όλους τους τομείς παραγωγής, μεταφοράς και κατανάλωσης ενέργειας. Λόγω του μικρού χρόνου απόκρισης, της γρήγορης ταχύτητας ρύθμισης και της υψηλής ακρίβειας ελέγχου, προσφέρουν μεγάλη επέκταση και βελτίωση στη λειτουργία ή την απόδοση σε όλους τους τομείς εφαρμογής.

Βασικές Αρχές AGC σε Θερμοηλεκτρικές Μονάδες

Το αυτόματο σύστημα ελέγχου για τη συχνότητα και την ενεργό ισχύ σε ένα σύστημα ισχύος ονομάζεται Automatic Generator Control (AGC). Συνήθως αναφέρεται στην αυτόματη αύξηση ή μείωση των εντολών φορτίου στόχου για τις μονάδες παραγωγής απευθείας από το κέντρο αποστολής του δικτύου ισχύος μέσω του κατανεμημένου συστήματος ελέγχου (DCS). Είναι βασική λειτουργία των μονάδων παραγωγής.

Υπό την προϋπόθεση της παραγωγής υψηλής ποιότητας ηλεκτρικής ενέργειας, το AGC (Automatic Generation Control) ικανοποιεί το πραγματικό-χρονικό ισοζύγιο προσφοράς και ζήτησης ισχύος και ανταποκρίνεται στις αλλαγές φορτίου εντός λίγων λεπτών έως δεκάδων λεπτών, επομένως ανήκει στη δευτερεύουσα ρύθμιση συχνότητας. Οι θεμελιώδεις εργασίες του περιλαμβάνουν τη διατήρηση της συχνότητας του δικτύου εντός του επιτρεπόμενου εύρους σφάλματος, π.χ. τον έλεγχο της καθαρής ισχύος ανταλλαγής του διασυνδεδεμένου δικτύου ώστε να λειτουργεί σύμφωνα με την προγραμματισμένη τιμή· τον έλεγχο της ανταλλασσόμενης ηλεκτρικής ενέργειας του διασυνδεδεμένου δικτύου εντός του προβλεπόμενου ορίου· και συντονισμός των σταθμών (μονάδων) που συμμετέχουν στην εξ αποστάσεως ρύθμιση για να λειτουργούν σύμφωνα με την αρχή της βέλτιστης οικονομικής κατανομής, ώστε να μεγιστοποιούνται τα οφέλη του δικτύου, υπό την προϋπόθεση της κάλυψης των περιορισμών ασφάλειας του δικτύου, της συχνότητας δικτύου και του εξωτερικού σχεδίου ανταλλαγής καθαρού δικτύου, συμμετέχοντας έτσι στη ρύθμιση τριτογενών συχνοτήτων.

Για τη διασφάλιση της ασφαλούς και σταθερής λειτουργίας του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας, υπάρχουν στοχευόμενες απαιτήσεις για τη χωρητικότητα και τη ρυθμιζόμενη ισχύ των μονάδων παραγωγής που συμμετέχουν σε λειτουργίες AGC (Automatic Generation Control). Στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας της Κίνας, η ονομαστική ισχύς των μονάδων παραγωγής που συμμετέχουν στο AGC απαιτεί γενικά να αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το 50% της συνολικής εγκατεστημένης ισχύος του συστήματος και η ρυθμιζόμενη ισχύς των μονάδων παραγωγής που συμμετέχουν στο AGC αντιπροσωπεύει περισσότερο από το 15% του φορτίου αιχμής του συστήματος. Συγκεκριμένα, για μονάδες θερμικής ισχύος που συμμετέχουν στο AGC, όταν η ονομαστική ισχύς είναι P, το εύρος ρύθμισης ισχύος είναι γενικά 50%P έως 100%P. ο μέγιστος ρυθμός αλλαγής ισχύος ανά λεπτό είναι 3%P. ο χρόνος απόκρισης ρύθμισης φορτίου πρέπει να είναι μικρότερος από 30 δευτερόλεπτα. Και για το σφάλμα δυναμικής ρύθμισης, λαμβάνοντας ως παράδειγμα μια μονάδα θερμικής ισχύος 300 MW, το σφάλμα ρύθμισης είναι μικρότερο από 3 MW και το μέγιστο σφάλμα είναι μικρότερο από 5 MW.

 

Το σύστημα AGC, όπως φαίνεται στο σχήμα, αποτελείται κυρίως από τον ελεγκτή AGC στο κέντρο αποστολής του δικτύου ισχύος, ένα κανάλι μετάδοσης πραγματικού-χρόνου, μια μονάδα τηλεχειρισμού (RTU) και το DCS της μονάδας. Το κέντρο αποστολής ηλεκτρικού δικτύου, με βάση τα δεδομένα πραγματικού χρόνου- σχετικά με το φορτίο δικτύου, την κατάσταση λειτουργίας της μονάδας και τη συχνότητα δικτύου, αποστέλλει εξ αποστάσεως φορτία στις μονάδες, δημιουργώντας εντολές AGC.

Αυτές οι εντολές μεταδίδονται στο RTU του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής μέσω του απομακρυσμένου καναλιού μετάδοσης, όπως μέσω επικοινωνίας φορέα. Στη συνέχεια, το RTU μεταδίδει τις εντολές AGC ως σήματα ρεύματος 4-20 mA στο DCS της μονάδας. Το DCS προσαρμόζει την πραγματική ισχύ εξόδου της μονάδας με βάση τα όρια φορτίου και τα σημεία ρύθμισης ρυθμού αλλαγής φορτίου, παρακολουθώντας τις εντολές AGC. Ταυτόχρονα, η κατάσταση πραγματικού χρόνου της μονάδας, όπως η πραγματική ισχύς εξόδου, η κατάσταση ενεργοποίησης AGC, τα όρια ρυθμού φορτίου και αλλαγής, μετατρέπονται σε σήματα 4-20 mA από πομπούς και μεταδίδονται στο RTU. Στη συνέχεια, το RTU μετατρέπει την κατάσταση πραγματικού χρόνου της μονάδας{10}}σε δεδομένα τηλεμετρίας, τα οποία μεταδίδονται στο κέντρο αποστολής του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας μέσω του απομακρυσμένου καναλιού μετάδοσης χρησιμοποιώντας επικοινωνία φορέα υψηλής{11} συχνότητας. Ως εκ τούτου, το AGC είναι ένα απομακρυσμένο σύστημα ελέγχου κλειστού βρόχου για τη διαδικασία παραγωγής ενέργειας, που βασίζεται σε ένα σύστημα εποπτικού ελέγχου και συλλογής δεδομένων (SCADA) που βασίζεται σε υπολογιστή, σε ένα σύστημα ελέγχου συντονισμού συνόλου γεννητριών και σε ένα εξαιρετικά αξιόπιστο σύστημα μετάδοσης πληροφοριών.

Η ρύθμιση AGC και η τυπική διαδικασία απόκρισης μιας μονάδας θερμικής ισχύος φαίνονται στο σχήμα:

Ως πληρωμένη βοηθητική υπηρεσία που παρέχεται από τους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας, το AGC (Αυτόματος Έλεγχος Παραγωγής) ρυθμίζεται από διάφορα περιφερειακά δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας μέσω των αντίστοιχων λεπτομερών κανόνων εφαρμογής για τη διαχείριση βοηθητικών υπηρεσιών συνδεδεμένης παραγωγής και τη διαχείριση συνδεδεμένης λειτουργίας δικτύου (αναφέρονται ως "οι δύο κανόνες"). Αυτοί οι κανόνες παρέχουν λεπτομερείς κανονισμούς σχετικά με τις μεθόδους υπολογισμού και αξιολόγησης του δείκτη απόδοσης για βοηθητικές υπηρεσίες επί πληρωμή, συμπεριλαμβανομένης της AGC. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τους "δύο κανόνες" (αναθεωρημένη έκδοση 2019) για σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής στο περιφερειακό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας της Βόρειας Κίνας, οι δείκτες αξιολόγησης για μονάδες παραγωγής που παρέχουν υπηρεσίες AGC περιλαμβάνουν τον δείκτη κερδοφορίας K_Aκαι ο δείκτης απόδοσης ρύθμισης Κ_p, όπου ο Κ_pφαίνεται στον ακόλουθο τύπο:

K_p=K₁×K₂×K₃

Στον τύπο: