火电厂电化学调频电源兼作保安电源系统的制作方法

本实用新型涉及一种火力发电厂内保安电源系统。

背景技术：

根据gb50660-2011《大中型火力发电厂设计规范》：200mw及以上机组应设置交流保安电源。200mw~300mw级、600mw~1000mw级的机组均应按机组设置交流保安电源。交流保安电源应采用快速启动的柴油发电机机组。目前国内300mw级以上机组均设有交流保安电源，绝大部分是快速启动的柴油发电机组。

如图1所示的即是发电厂传统保安电源接线图，每台机组设1台柴油发电机12、1个保安动力中心14、2个保安控制中心13，柴油发电机12与保安动力中心段相连，每段保安控制中心13从机组不同的工作动力中心各引接一路线路，并从保安动力中心14各引接一路电源。

近年来，随着新能源装机容量的迅速增长，大规模的新能源机组并网对电网的影响较大。一个重要的影响是调频难度加大。风电、光伏输出的有功功率主要随环境变化而调整，随机性强，可预测性差，而我国现运行的可再生能源电厂均不参与系统频率调整，所以电网频率调整必须由传统电厂分担。随着可再生能源装机容量在电网中比重增加，参与电网调频电源容量的比例显著下降，需同步配套相应容量的调频电源。电池储能系统具有优良的快速响应特性，所以目前很多火电厂增设电池储能系统参与电网的调频辅助服务。

为满足电网调频的需要，很多省出台了火电机组辅助调频政策，很多省份的火电厂开始装设电化学储能调频系统，火电机组辅助调频储能系统功率一般按照单机机组负荷的3%配置，电池选择2c型号。

技术实现要素：

本实用新型所解决的技术问题是利用电化学调频电源兼作为保安电源，从而省去现有柴油发电机组。

本实用新型所采用的技术手段如下所述。

一种火电厂电化学调频电源兼作保安电源系统，本系统在火力发电厂内包含1段高压储能调频段、电化学调频电源的调频蓄电池组，还包含每台机组的2路机组电源、1台保安变压器和保安动力中心。高压储能调频段连接电化学调频电源的调频蓄电池组，每台机组的高压厂用工作段各引出一回线路连接至高压储能调频段，高压储能调频段引出一路电源至保安变高压侧，保安变低压侧再连接保安动力中心。

进一步的，所述机组内还包含2个保安控制中心，该2个保安控制中心13从机组不同的工作动力中心各引接一路线路，且该2个保安控制中心均从保安动力中心各引接一路线路。

本实用新型的有益效果如下。

1、本实用新型技术利用火力发电厂中电化学储能调频电源兼作保安电源，可以省去保安柴油发电机组。对于有火电机组参与调频辅助服务政策的省份，电化学储能调频系统一般不到2年可收回投资，省去柴油发电机系统可以节省投资，经济效益明显。

2、电池具有快速响应的特性，大大提高了保安电源的可靠性。

3、柴油发电机组需要定期维护，电化学储能调频电源兼作保安电源可以减少维护的工作量。

4、火电厂采用无油点火系统，但柴油发电机仍然需要油，电化学储能调频电源兼作保安电源可以真正实现无油电厂，经济效益和社会效益明显。

附图说明

图1为发电厂传统保安电源接线图。

图2为本实用新型的发电厂电化学调频电源兼保安电源接线图。

具体实施方式

本实用新型是利用机组内电化学调频电源兼作保安电源的系统。如图2所示的是发电厂电化学调频电源兼作保安电源接线图，以有1台机组的实施例为例进行说明。

每台火力发电机组内有2路机组电源21、2个保安控制中心23和1个保安动力中心24。2个保安控制中心23从机组不同的低压工作动力中心各引接一回线路，且该2个保安控制中心均从保安动力中心各引接一回线路。

本系统内还包含高压储能调频段26和保安变压器22，保安动力中心24内的电源由高压储能调频段26经保安变压器22引接，高压储能调频段26连接电化学调频电源的调频蓄电池组25，每台机组每段高压厂用工作段各引出一路线路连接该高压储能调频段26。

发电机可通过2路机组电源21向调频蓄电池组25充电，在需要机组调频时，调频蓄电池组25向每个机组内的2个机组电源21供电。当机组容量小时，调频蓄电池组25也可仅向机组内的一个机组电源21供电。当全厂事故停电时，调频蓄电池组25经保安变压器22向保安pc段（即保安动力中心24）供电，以保证保安mcc段（即保安控制中心23）上所带保安负荷不断电持续运行。

电化学调频电源内的调频蓄电池组25可根据实际情况设置调频蓄电池组25的容量，一般情况下，2台如图所示的机组共用一套调频蓄电池组25和高压储能调频段26为最佳。

根据实际情况，不同容量的机组设有不同容量的储能容量。

对300mw级的火力发电厂一般每台机组需装设630mw左右的快速启动的柴油发电机组系统作为保安电源。当电化学储能装置兼作保安电源时，电化学储能装置的快速放电特性完全满足快速启动的柴油发电机组作为保安电源的速率的要求。2×300mw级机组装设9mw/4.5mwh的调频蓄电池组，联合火电机组开展电网agc调频业务，系统调频时按9mw/2c输出，一般工作在50%蓄电池容量上下浮动，即储能电池电量长期在2.25mwh左右，此容量完全满足两台机组保安电源的需求。

对2×600mw级机组而言，一般调频储能电池容量约为18mw/9mwh，一般每台机组装设1200kw的柴油发电机组。考虑到参与调频时，一般工作在50%蓄电池容量上下浮动，即储能电池电量长期在4.5mwh左右，此容量完全满足两台机组保安电源的需求。

对2×1000mw级机组而言，一般调频储能电池容量约为24mw/12mwh，一般每台机组装设1800kw的柴油发电机组。考虑到参与调频时，一般工作在50%蓄电池容量上下浮动，即储能电池电量长期在6mwh左右，此容量完全满足两台机组保安电源的需求。

在电力系统运行中，自动发电控制（agc）主要通过实时调节电网中的调频电源的有功出力，实现对电网频率及联络线功率进行控制，解决秒或分钟级短时间的区域电网内的具有随机特性的有功不平衡问题，其对agc电源性能提出了调节速率快、调节精度高、频繁转换功率调节方向等较高要求。

通常电网agc调频功能主要由水电、燃机以及火电机组提供。这些电源均为具有旋转惯性的机械器件组成，将一次能源转换成电能将经历一系列复杂过程，特别是火电机组的agc调频性能与电网的调节期望有差距，具体表现为调节的延迟、偏差（超调和欠调）等现象。对电化学储能系统而言，在额定功率范围内，都可以在1秒钟内、以99%以上的精度完成指定功率的输出，其综合响应能力完全满足在agc调频时间尺度内的功率变换需求。10mw的储能系统从+10mw到-10mw只需要2秒钟，即对于一个20mw的agc指令，如果采用储能技术，可在2秒内完成。储能的agc跟踪曲线几乎与agc指令曲线重合，即调节方向、调节偏差以及调节延迟等问题将不会出现。储能系统的综合agc调节性能要远好于火电机组。