电化学储能黑启动技术要求-中国储能网
2024 03/01 17:19:50
来源:中国化学与物理电源行业协会储能应用分会

电化学储能黑启动技术要求

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作者:禾木

  中国储能网讯:黑启动指电力系统在发生事故或遭受台风等自然灾害发生大面积停电后,在无外接电源支持的情况下,通过系统中具有黑启动能力的电源,启动与其相连的发电设备或恢复变电站设备供电的过程。

  根据启动对象和路径的不同,主要分为启动发电设备和恢复变电站黑启动供电两种方式,其中启动发电设备模式主要通过接入燃气发电机组、水电机组、风电厂、光伏电站等,通过启动发电单元的出力恢复对电网的供电;恢复变电站黑启动供电主要是通过接入变电站的独立储能电站恢复对电网的供电。

  黑启动电源应具有调节性能好、启动速度快等特点,传统的电力系统主要采用抽水蓄能电站、水电厂、燃机电厂等电源,随着电化学储能为主的新型储能的广泛建设,依托电化学储能实现对电力系统的黑启动能力得到重视。

  新版“两个细则”将黑启动纳入到电力辅助服务种类,以南方电网为例,南网“两个细则”规定黑启动服务费分为能力费和使用费,在广东电网,多个燃机电厂配套建设电化学储能参与黑启动服务,黑启动能力费按照30万元/月/台考虑,使用费按照480万元/台次考虑。

  为规范电化学储能黑启动相关技术要求,2023年12月28日,国标《电化学储能黑启动技术导则》正式发布,规范规定了电化学储能黑启动的总体要求和技术条件,以及黑启动准备、自启动、启动发电设备和恢复变电站黑启动供电等技术要求。

  首先,电化学储能配置功率需满足启动时有功负荷、无功负荷和冲击负荷要求,放电能量满足各阶段电量需求总和。对于启动风电、光伏以及恢复变电站出力模式,储能系统主要满足厂用电有功负荷、线路充电无功功率、冲击电流等要求,由于厂用电较小,冲击性负荷少,储能系统功率和能量一般能满足黑启动要求。对于燃气电厂,黑启动时需要启动余热锅炉、蒸汽轮机的辅助设备,主要包括循环水泵、空压机、给水泵、励磁机等大量的厂用电负荷,满足其有功和无功负荷需要,同时燃机电厂电机启动电流大,需对储能的功率需进行核算,保证厂内孤网电压和频率的稳定,储能系统功率一般为机组额定功率的3%~5%;储能能量一般按照1h时长考虑。

  其次,电化学储能电站在提供黑启动能力时,部分储能单元自身需先行”自启动”,以满足储能电站厂用电负荷供电需要。自启动储能单元需满足1.2倍储能电站厂用电功率及冲击电流要求,供电时间不小于15min。自启动储能单元的PCS和BMS一般需具备从直流侧自取电能力。储能电站配置的UPS电源需满足PCS、BMS、监控系统、消防系统等重要负荷供电需求,供电时间不小于2h。

  最后,对于储能系统的黑启动准备工作,在接受电网调度指令执行黑启动任务后,应先将储能电站自启动,储能电站设置为离网运行模式,调整保护参数并合上自启动储能单元至厂用电供电线路相关开关,满足储能电站厂用电负荷供电需要后提供黑启动能力,在储能电站完成自启动后,启动发电设备或恢复变电站供电。以燃气电厂为例,操作储能电站对孤网零起升压,待储能电站厂用电负荷转为正常供电后,逐步操作发电机组合闸并网。

  极端天气的出现和新型电力系统的快速推进,给电力系统带来挑战,尽管国内电网大面积失电是极小概率事件,但不得不防。黑启动是电力系统安全运行的底线,通过电化学储能提供黑启动应急能力,丰富电力系统的应急保障能力,保障电力系统安全稳定运行。

【责任编辑:孟瑾】