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从0到1 攻克世界性难题 我国首台全功率变速抽水蓄能机组并网运行

作者:中国储能网新闻中心 来源:中能传媒能源智造 发布时间:2022-05-17 浏览:

中国储能网讯:5月7日12时04分32秒,位于阿坝州小金县境内的春厂坝变速抽水蓄能示范电站机组,经全功率变流器与四川电网并网,电压、转速、功率控制稳定,实现全工况最优效率发电,标志着我国首台变速抽水蓄能机组、国际首例梯级水光蓄互补联合电站并网运行。

5月13日17时39分35秒,该机组变速抽水成功,至此全面实现定速发电,变速发电以及变速抽水,全功率抽蓄机组取得圆满成功。

小金川流域梯级水光蓄互补联合电站,是国网四川省电力公司牵头承担的国家重点研发计划“智能电网技术与装备”重点专项“分布式光伏与梯级小水电互补联合发电技术研究及应用示范”项目示范工程,春厂坝变速抽水蓄能示范电站是示范工程重要组成部分之一。

作为项目的具体实施单位,国网四川电科院从2017年开始项目策划,与四川大学、清华大学、中国水科院、国电南瑞15家单位联合组成的项目团队一道攻克了梯级水光蓄互补电站容量优化配置及接入、联合运行控制与智能调度、变速抽水蓄能机组研制与应用等世界性难题。

国网四川电科院副院长  项目技术负责人  丁理杰:变速抽水蓄能技术是抽水蓄能发展的重要方向,国内尚无应用案例。相对于传统定速抽水蓄能,具有运行效率高、响应速度快、调节范围宽、无功支撑强、抽水功率可调等优点,非常适合与新能源进行互补联合发电,特别是补偿新能源快速功率波动。

突破封锁掌握核心技术

实现不同工况下励磁、调速和变流器的协同控制是变速抽水蓄能的核心和大脑。

面对国际技术封锁、国内无案例可依的现实,国网四川电科院研究团队从2019年开始,历经4年、20余次的专题研讨和不断仿真验证,大胆提出了快速变转速控制与快速变功率控制相结合的多阶段协调控制策略,在机组启停和负荷慢速调节过程中采用快速变转速控制模式,此时机组具有出色的最优转速跟踪性能,避免功率反调,能确保机组安全高效稳定运行;在补偿新能源突变等场景需要机组具备大幅度、快速功率支援能力时,短时切换至快速变功率模式。通过两种模式的协调配合,可在最大程度上使机组兼顾最优效率运行并具备毫秒级快速功率调节能力。

在变速抽水机组协同控制领域,国网四川电科院已先后申请发明专利6项,并且已经实际应用在春厂坝变速抽水蓄能电站。

对于国内首台全功率变速抽水蓄能机组,在缺乏工程实践经验、规程规范的情况下,继电保护系统如何配置、定值如何整定、调试如何开展都变成了非常棘手的难题。

国网四川电科院继电保护技术团队负责人:变速抽水蓄能机组保护定值整定的最大难点在于定值需适应发电、抽水、旁路、变速等多个工况下的机组运行状态。

团队从零开始、勇挑重担、不惧困难,深度参与保护装置的原型和设计,确定了全功率抽蓄机组保护的25个功能配置。充分借鉴动模实验、机电暂态仿真的结果,并多次与调试机构和调度部门讨论定值合理性,经过10余次修改完善,最终完成了200余项保护定值的整定,为机组启动运行打下了坚实基础。

建设国际示范样板

根据国网四川电科院技术团队长期对示范区光伏出力进行统计,光伏出力波动可分为短时快速波动和慢速波动,快速波动一般为秒级,波动幅度在10%左右;慢速波动一般在分钟级及以上。常规梯级水电通过调速系统响应功率调节需求,一般为几十秒,无法实现与光伏秒级快速功率波动互补。

为实现梯级水电和光伏在多时间尺度的友好互补,经过多方多次考察调研,项目团队提出利用梯级水电天然的上下库和水工系统,对春厂坝水电站进行扩建,建设国内首座全功率变速抽水蓄能示范电站,利用变速抽水蓄能机组快速响应能力和宽调节范围等优点补偿光伏秒级快速功率波动。

春厂坝变速抽水蓄能示范电站建成后,与木破、赞拉、猛固桥三座梯级水电和美兴光伏共同构成小金川流域梯级水光蓄互补联合电站。

项目团队通过研制梯级水光蓄联合运行与智能调度系统,在光伏预测技术方面,解决了光伏精细化预测技术难题;在联合运行与智能调度技术方面,解决了多目标多场景下梯级水光蓄互补电站的实时调节与优化控制难题。

2021年7月梯级水光蓄联合运行与智能调度系统投入运行进行开环测试,2022年2月起进入闭环试运行,经过3个月试运行试验,互补系统送出联络线最大功率波动小于8%/分,互补系统功率实时调节精度偏差小于3%。

春厂坝变速抽水蓄能示范电站接入后,将形成完成的梯级水光互补联合电站,得益于变速抽水蓄能快速的调节能力,互补电站调节性能将进一步提升。

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关键字:抽水蓄能电站

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