天津康普瑞钢缆4.5MW屋顶光伏项目——工业场景下"光储调频"一体化解决方案案例

在当今能源转型的大背景下，储能技术正成为推动可持续发展的重要支柱。无论是应对能源危机、实现碳中和目标，还是优化电力系统、提升能源利用效率，储能都在扮演着不可或缺的角色。然而，对于许多读者来说，储能是什么？它为什么如此重要？又该如何应用？这些问题可能还存在诸多疑问。本文将通过“六问六答”的形式，为您全面解析储能技术的核心要点，帮助您快速了解这一领域的关键问题和未来趋势。无论是行业从业者、政策制定者，还是对储能技术感兴趣的普通读者，都能从中获得有价值的信息！一、储能是什么？储能是指通过特定的技术和设备，将能源（通常是电能）存储起来，并在需要时释放的过程。常见的储能技术包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、电池储能（如锂离子电池、铅酸电池等）以及氢储能等。其中，电池储能因其高效、灵活和广泛应用而备受关注。储能系统的核心功能在于平衡能源供应与需求，解决能源生产和消费在时间和空间上的不匹配问题。二、储能为什么？储能技术的快速发展源于能源结构转型的需求。随着全球对可再生能源（如风能、太阳能）的依赖程度不断提高，储能成为解决可再生能源波动性问题的关键技术。例如，风能和太阳能的发电量受天气和时间影响较大，储能系统可以将多余的电量存储起来，在电力不足时释放，从而保证电网的稳定性。此外，储能还能提升能源利用效率，降低能源浪费，助力实现碳中和目标。三、储能储什么？储能的核心目标是存储电能，但具体存储的内容可能因技术类型而有所不同。例如：• 电池储能：主要存储电能，通过化学反应实现充放电。• 抽水蓄能：将电能转化为势能，通过水的上下流动实现存储和释放。• 氢储能：将电能转化为氢能，通过化学形式长期储存。此外，储能系统还可以存储热能（如熔盐储能）或机械能（如飞轮储能）。无论哪种形式，储能的目标都是将能源转化为易于存储和释放的形式，以满足电力系统的平衡需求。四、储能储多少？储能容量的大小取决于应用场景和需求。例如：• 电网级储能：容量通常在兆瓦级甚至吉瓦级，用于平衡电网的供需波动。• 用户侧储能：容量一般在千瓦级或十千瓦级，用于家庭或企业的电力备用和峰谷电价套利。• 可再生能源储能：容量根据发电规模设计，例如兆瓦级的光伏电站通常需要配备相应的储能系统。储能容量的规划需要综合考虑能源需求、系统效率、投资成本等因素，确保储能系统的经济性和实用性。五、储能谁来储？储能系统的参与者包括政府、电网公司、能源企业、储能设备制造商以及普通用户等。• 政府：通过政策支持和补贴推动储能技术的发展和应用。• 电网公司：负责电网级储能系统的建设和运营，提升电网稳定性。• 能源企业：在可再生能源项目中配置储能系统，实现电力的高效利用。• 储能设备制造商：提供储能设备和技术支持，推动储能技术的创新。• 普通用户：通过家庭储能系统实现电力备用和能源管理。储能技术的广泛应用需要多方协作，共同推动储能产业的健康发展。六、储能怎么用？储能的应用场景多种多样，主要包括以下几类：1. 电网调峰：通过储能系统平衡电网的高峰和低谷负荷，提升电网运行效率。2. 可再生能源并网：解决风能、太阳能等可再生能源的波动性问题，确保电力系统的稳定运行。3. 电力备用：在电力中断时提供应急电源，保障重要设施的正常运行。4. 峰谷电价套利：在电价低谷时存储电能，在电价高峰时释放，降低用电成本。5. 微电网建设：在偏远地区或海岛等场景中，储能系统是微电网的重要组成部分。6. 电动汽车充电：通过储能系统为电动汽车提供稳定的充电电源，缓解电网压力。结语：储能技术不仅是能源转型的关键，更是未来可持续发展的核心。通过“六问六答”，我们全面了解了储能是什么、为什么、储什么、储多少、谁来储以及怎么用。如果您对储能技术感兴趣，或希望为您的项目选择合适的储能解决方案，欢迎随时联系我们的专业团队！我们将为您提供最优质的储能设备和技术支持，助力您实现能源管理的目标。

在电力系统中，频率稳定是保证电力系统安全、可靠运行的重要指标之一。一次调频和二次调频作为维持电力系统频率稳定的重要手段，发挥着关键作用。同时，随着可再生能源的快速发展和对电力系统灵活性需求的增加，电化学储能技术因其独特的优势，在电力系统调频中展现出巨大的潜力。 一、一次调频1. 定义与概念一次调频是指当电力系统频率偏离额定值时，发电机组通过调速器的自动调节作用，增减发电机的出力，以维持系统频率稳定的过程。它是电力系统的一种自然响应机制，不需要人工干预，能够快速响应系统频率的变化。2. 工作原理发电机组的调速系统是一次调频的核心。当系统频率下降时，调速器感受到频率变化，自动增大汽轮机进汽量或水轮机导叶开度等，使发电机输出功率增加；当系统频率上升时，调速器则使发电机减少出力。调速系统通常根据机械液压原理或电子控制原理工作，通过测量系统频率与额定频率的偏差，来调整发电机的输出功率。3. 特点与优势响应速度快：一般在几秒到几十秒内完成，能够迅速对系统频率变化做出响应。自动调节：不需要人工干预，依靠调速器自动完成调节过程。有限调节能力：一次调频只能在一定范围内维持频率稳定，调节幅度有限。 例如在某地区电力系统中，由于用电负荷突然增加，系统频率下降。此时，该地区的火力发电机组通过调速器自动增大汽轮机进汽量，增加发电机输出功率，使系统频率在短时间内得到恢复。 二、二次调频1. 定义与概念二次调频也称为自动发电控制(AGC)。二次调频是指在一次调频的基础上，通过调整发电机组的有功功率输出，使系统频率恢复到额定值的过程。它是一种有计划的人工干预方式，由电力调度部门根据系统频率的变化，下达指令给发电机组，调整发电机的出力。2. 工作原理电力调度部门通过监测系统频率，判断系统频率是否偏离额定值。如果系统频率偏离额定值，调度部门根据系统的整体运行情况，制定调频策略。调度部门下达指令给发电机组，调整发电机的出力设定值。发电机组根据指令，调整有功功率输出，使系统频率恢复到额定值。3. 特点与优势调节精度高：可以实现对系统频率的精确控制，使系统频率恢复到额定值。集中控制：由电力调度部门进行集中控制，能够根据系统的整体运行情况进行优化决策。响应速度相对较慢：由于需要下达指令和执行调整过程，响应速度相对一次调频较慢。 例如某省电力系统在高峰时段，系统频率偏低。电力调度部门根据系统运行情况，下达指令给部分水电厂增加出力，同时减少部分火电厂的出力，通过合理分配发电机组的有功功率输出，使系统频率恢复到额定值。 三、电化学储能实现电力系统调频的方式1. 独立调频模式电化学储能系统作为独立的调频电源，直接接入电力系统。当系统频率变化时，储能系统根据频率变化情况，自动调整输出功率，实现对系统频率的调节。这种模式下，储能系统可以快速响应系统频率变化，提高系统频率的稳定性。但需要考虑储能系统的容量和充放电次数等因素，以确保其长期可靠运行。2. 与发电机组协同调频模式电化学储能系统与发电机组协同工作，共同实现对电力系统的调频。当系统频率变化时，发电机组首先进行一次调频和二次调频，储能系统作为辅助调频手段，在发电机组调节能力不足时，快速响应系统频率变化，提供额外的功率支持。这种模式下，可以充分发挥发电机组和储能系统的优势，提高系统频率的稳定性和可靠性。但需要建立有效的协调控制机制，确保发电机组和储能系统之间的协同工作。3. 在电力系统调频中的应用优势响应速度快：电化学储能系统可以在毫秒级时间内完成充放电切换，能够快速响应系统频率变化。精确控制：可以实现对输出功率的精确控制，提高系统频率的稳定性。灵活布局：电化学储能系统可以根据需要进行灵活布局，安装在变电站、发电厂或用户侧等不同位置。环保高效：与传统的调频方式相比，电化学储能系统具有环保、高效的特点，不会产生污染物和噪声。

一、系统概述光伏电站有功功率、无功功率自动控制系统（简称光伏AGC&AVC），按照调度主站定期下发的调节目标或当地预定的调节目标计算光伏电站功率需求、选择控制设备并进行功率分配，并将最终控制指令自动下达给被控制设备，最终实现光伏电站有功功率、无功功率、并网点电压的监测和控制，达到光伏电站并网技术要求。二、光伏AGC&AVC系统结构光伏AGC&AVC系统硬件部署在电场安全，采用双机热备设计，系统硬件主要由智能控制终端、AGC&AVC数据服务器、操作员工作站、交换机组成。智能控制终端双机冗余设计，主要负责数据通信，完成生产数据采集、调度指令接收、控制指令下发、AGC、AVC控制计算等功能。 AGC&AVC数据服务器负责历史数据存储、数据报表服务等功能。维护工作站，提供用户操作界面，支持系统的日常监控、管理。光伏AGC&AVC系统与电站监控系统、无功补偿装置等设备通信，获取逆变器、无功补偿装置、升压站并网点、主变分接头、开关、刀闸等运行信息；与光功率预测系统通信获取超短期预测的有功功率、可调容量、预测辐照度等信息；与调度主站通信，接收调度下发的有功、无功调控指令，根据采集的现场信息通过控制策略处理计算后，下发各调控项的控制命令，对逆变器的有功功率、无功功率、主变分接头档位、无功补偿装置的无功功率等项进行远方调节和控制。智能控制终端同时会向调度主站系统传送电场运行信息、AGC、AVC相关闭锁信号等信息。三、自动发电控制子系统（AGC）功能光伏AGC系统是具有空气动力模式分析单台逆变器光能裕度功能的智能自动控制系统。系统接收光功率预测系统的超短期预测的功率、气象等信息，结合空气动力模式分析，对光伏电站每一台逆变器建立微观动力气象模式，可准确得到太阳能阵列的超短期光能裕度，在准确计算的超短期光能裕度和当前逆变器状态下，科学的给出该逆变器的AGC有功调节能力。该系统具有如下功能:1、能够自动接收调度主站系统下发的有功控制指令或调度计划曲线，根据计算的可调裕度，优化分配调节逆变器单元的有功功率，使整个光伏电场的有功出力，不超过调度指令值；2、具备人工设定、调度控制、预定曲线等不同的运行模式、具备切换功能。正常情况下采用调度控制模式，异常时可按照预先形成的预定曲线进行控制；3、向调度实时上传当前AGC系统投入状态、增力闭锁、减力闭锁状态、运行模式、电场生产数据等信息；4、能够对电场出力变化率进行限制，具备1分钟、10分钟调节速率设定能力，具备逆变器调节上限、调节下限、调节速率、调节时间间隔等约束条件限制，以防止功率变化波动较大时对逆变器和电网的影响；5、精确获取调节裕度、控制策略算法合理、保障逆变器少调、微调；四、自动电压控制子系统（AVC）功能光伏AVC系统与无功补偿装置（SVC/SVG）、升压站综自系统通信，将采集的实时运行数据上传调度主站，同时接收调度中心主站下发的AVC电压控制指令，通过对逆变器单元、无功补偿装置（SVC/SVG）、有载调压变压器分接头等调节项的统一协调控制，实现光伏电站并网点电压的闭环控制和电站的优化运行。其有如下功能：1、能够自动接收调度主站系统下发的电压控制指令，控制电场电压在调度要求的指标范围内，满足控制及考核指标要求；2、具备人工设定、调度控制、预定曲线等不同的运行模式、具备切换功能。正常情况下采用调度控制模式，异常时可按照预先形成的预定曲线进行控制；3、向调度实时上传当前AVC系统投入状态、增闭锁、减闭锁状态、运行模式、电场生产数据等信息；4、为了保证在事故情况下电场具备快速调节能力，对电场动态无功补偿装置预留一定的调节容量，即电场额定运行时功率因数0.97（超前）～0.97（滞后）所确定的无功功率容量范围。电场的无功电压控制考虑了电场动态无功补偿装置与其他无功源的协调置换；5、能够对电场无功调节变化率进行限制，具备逆变器、无功补偿装置调节上限、调节下限、调节速率、调节时间间隔等约束条件限制、具备主变压器分接头单次调节档位数、调节范围及调节时间间隔约束限制。五、接口及通信1、光伏AGC&AVC系统支持DL/T 634.5101-2002、DL/T 634.5104-2009、DL/T 719-2000、CDT451-91、MODBUS、MODBUS_TCP、IEC61850等通信规约和协议；2、系统具有与升压站监控系统、SVC/SVG系统、功率预测系统、调度主站通信功能；具有采集及转发有功、无功、电压、电流、超短期预测预测功率等生产数据以及系统投入退出状态、闭锁信号等信息功能；3、具有数据处理功能，可以对量测值进行有效性检查，具有数据过滤、零漂处理、限值检查、死区设定、多源数据处理、相关性检验、均值及标准差检验等功能；4、系统具有6个10M/100M自适应网口，可扩充； 10个RS232/422/485串口，可扩充。六、设备技术条件1、一般工况（现场环境）1）工作环境正常工作温度：-25℃～+60℃；极限工作温度：-30℃～+65℃；相对湿度：48%；2）存储环境    存储温度：-35℃~+70℃；    相对湿度：≤50%；3）其他       地震烈度：Ⅷ度；       污秽等级：Ⅲ级。2、工作电源1）交流电源：AC 220 ± 20% 频率为50Hz，频率误差为±5%。2）直流电源：DC 220 ± 20% 或 110 ± 20%，直流电源电压纹波不大于5%。3）电源影响：设备支持交、直流供电，具备双电源互备，实现可靠地自动切换。交、直流电源应具有输入过压、过流保护，直流反极性输入保护等措施。3、整机功耗正常工作时，AGC/AVC控制管理终端整机功耗≤35W（最大配置）。4、抗干扰1）在雷击过电压、一次回路操作、开关场故障、二次回路操作及其它强干扰作用下，装置不应发生误动作。2）装置快速瞬变干扰试验、高频干扰试验、辐射电磁场干扰试验、冲击电压试验和绝缘试验应至少符合IEC标准。5、可靠性1) MTBF  ＞ 45000小时；2) 使用寿命 ＞ 15年。6、绝缘性能1) 绝缘电阻：通讯端口对地绝缘电阻≥ 5MΩ；电源端口对地绝缘电阻≥ 5MΩ。2) 绝缘强度：通讯端口对地绝缘强度：加500V无击穿与闪络；电源端口对地绝缘强度：加2000V无击穿与闪络。6、电磁兼容1) 静电放电抗扰度符合GB/T 15153.1-1998中试验级别4级的要求；2) 电快速瞬变脉冲群抗扰度符合GB/T 17626.4-1998中试验级别4级的要求；3) 工频磁场抗扰度符合GB/T 15153.1-1998中试验级别4级和GB/T 17626.8-2006中试验级别5级的要求；4) 浪涌抗扰度符合GB/T 15153.1-1998中试验级别4级的要求。7、可维修性要求1) 机柜中的插件应有良好的互换性，以便检修时能迅速更换。2) 机柜上提供标准的试验端子，以便需方对设备进行精度校核等试验。8、其他1）通信模块采用模块化结构。2）断电后AGC&AVC控制管理终端中保存的历史数据、配置参数不能丢失。3）具备与主站和当地时间同步系统对时及时钟设置功能。4）平均无故障时间（MTBF）≥4.5×104小时。5）设备具备防雷性能要求。七、系统性能1、遥测量刷新时间：从量测变化到AGC&AVC控制系统上传≤3s；2、遥信变位刷新时间：从遥信变位到AGC&AVC控制系统上传≤2s；3、遥控命令执行时间：从接收命令到控制端开始执行≤3s；4、遥调命令执行时间：从接收命令到控制端开始执行≤3s；5、母线电压调节精度：电压控制偏差<1KV；6、母线电压调节速率：调节母线电压变化1KV时间<300s；八、系统特点1. 智能光能裕度分析• 空气动力模式算法，结合超短期光功率预测，实现单逆变器级的光能裕度精准计算，优化有功调节策略，减少设备频繁动作。2. 多模式灵活切换• 支持调度控制/人工设定/预定曲线三种模式，异常时自动切换预定曲线，保障电网异常期的稳定运行。3. 分层协调控制• AGC：动态约束1min/10min出力变化率，限制逆变器调节边界，避免功率波动冲击电网。• AVC：协同逆变器、SVG/SVC、主变分接头，预留无功容量（功率因数±0.97），兼顾事故快速响应与日常电压精度（偏差<1kV，调节耗时<300s）。4. 工业级可靠性设计• 双机热备+双电源冗余，支持-30℃~65℃严苛环境（Ⅲ级污秽/Ⅷ度抗震），MTBF＞4.5万小时，寿命超15年。5. 全协议兼容与高速响应• 支持IEC61850/Modbus等10+种规约，遥信变位≤2s、遥控执行≤3s，满足电网实时性要求。6. 安全与容灾机制• 电磁兼容达国标4级，断电历史数据不丢失，通信端口5MΩ绝缘防护，防雷击/过压保护。九、主控界面核心模块1. 实时监测看板• 全景展示电站出力、母线电压、AGC/AVC投退状态、闭锁信号，叠加超短期预测曲线与实发功率对比。2. 设备调节视图• 逆变器群组：以色块热力图呈现单机可调裕度，支持一键批量调节。• 无功协同面板：可视化SVG/SVC实时容量、主变分接头档位，动态标注越限设备。3. 策略执行追踪• 指令下发日志、调节速率曲线、电压偏差历史趋势（支持1min/10min粒度回溯）。4. 预警管理• 自动标注超限调节（如逆变器超速升/降）、通信中断设备，触发声光告警。本系统符合《GB/T 19964-2012光伏电站接入电网技术规定》要求，已在全国地区多个MW级分布式光伏电站中部署，电网考核通过率100%。