Gecombineerd brand- en opslagfrequentieregelsysteem

Energieopslagsystemen op batterijenworden gebruikt op vrijwel alle gebieden van energieproductie, -transmissie en -verbruik. Door hun korte reactietijd, hoge aanpassingssnelheid en hoge regelprecisie zorgen ze voor een grote uitbreiding en verbetering van de functionaliteit of prestaties in alle toepassingsgebieden.

Basisprincipes van AGC in thermische energie-eenheden

Het automatische regelsysteem voor frequentie en actief vermogen in een energiesysteem wordt Automatic Generator Control (AGC) genoemd. Het verwijst meestal naar de automatische verhoging of verlaging van doelbelastingsopdrachten voor productie-eenheden rechtstreeks door het centrale van het elektriciteitsnet via het gedistribueerde controlesysteem (DCS). Het is een basisfunctie van productie-eenheden.

Onder het uitgangspunt van het produceren van elektrische energie van hoge- kwaliteit, voldoet AGC (Automatic Generation Control) aan de real- tijdsbalans van vraag en aanbod van stroom, en reageert het op veranderingen in de belasting binnen enkele minuten tot tientallen minuten, en behoort daarmee tot de secundaire frequentieregeling. Tot de fundamentele taken behoren het handhaven van de netfrequentie binnen het toegestane foutbereik, dwz frequentiefout-vrije aanpassing; het controleren van het netto-wisselvermogen van het onderling verbonden netwerk, zodat het functioneert volgens de geplande waarde; het controleren van de uitgewisselde elektrische energie van het onderling verbonden netwerk binnen de geplande limiet; en het coördineren van de energiecentrales (eenheden) die deelnemen aan regulering op afstand om te werken volgens het optimale economische allocatieprincipe, om de voordelen van het net te maximaliseren, onder het uitgangspunt van het voldoen aan de veiligheidsbeperkingen van het net, de netfrequentie en het externe netto-uitwisselingsenergieplan, en aldus deel te nemen aan de tertiaire frequentieregulering.

Om de veilige en stabiele werking van het energiesysteem te garanderen, zijn er doelvereisten voor de capaciteit en de aanpasbare capaciteit van productie-eenheden die deelnemen aan AGC-operaties (Automatic Generation Control). In het Chinese energiesysteem vereist de nominale capaciteit van productie-eenheden die deelnemen aan AGC doorgaans dat deze meer dan 50% van de totale geïnstalleerde capaciteit van het systeem vertegenwoordigen, en de aanpasbare capaciteit van productie-eenheden die deelnemen aan AGC is goed voor meer dan 15% van de piekbelasting van het systeem. Met name voor thermische energie-eenheden die deelnemen aan AGC geldt dat wanneer het nominale vermogen P is, het bereik voor de vermogensregeling over het algemeen 50%P tot 100%P bedraagt; de maximale vermogensveranderingssnelheid per minuut is 3%P; de responstijd voor de belastingregeling moet minder dan 30 seconden bedragen; en voor dynamische regelfouten, waarbij als voorbeeld een thermische krachteenheid van 300 MW wordt genomen, is de regelfout minder dan 3 MW en de maximale fout minder dan 5 MW.

 

Het AGC-systeem, zoals weergegeven in de afbeelding, bestaat voornamelijk uit de AGC-controller op het elektriciteitsnet, een real-transmissiekanaal, een afstandsbedieningseenheid (RTU) en de DCS van de eenheid. Het elektriciteitsnetverzendingscentrum verzendt, op basis van realtime gegevens over de netbelasting, de bedrijfsstatus van de unit en de netfrequentie, op afstand belastingen naar de units en genereert daarbij AGC-opdrachten.

Deze opdrachten worden via het externe transmissiekanaal, bijvoorbeeld via draaggolfcommunicatie, naar de RTU van de energiecentrale verzonden. De RTU verzendt vervolgens de AGC-opdrachten als 4-20mA stroomsignalen naar de DCS van de unit. De DCS past het werkelijke uitgangsvermogen van de unit aan op basis van de belastingslimieten en de instelpunten voor de belastingsveranderingsfrequentie, waarbij de AGC-opdrachten worden gevolgd. Tegelijkertijd wordt de real-status van de unit, zoals het daadwerkelijke uitgangsvermogen, de AGC-activeringsstatus, de belastings- en wijzigingssnelheidslimieten, door zenders omgezet in 4-20mA-signalen en verzonden naar de RTU. De RTU zet vervolgens de real-status van de eenheid om in telemetriegegevens, die via het externe transmissiekanaal naar het elektriciteitsnet worden verzonden met behulp van hoogfrequente draaggolfcommunicatie. Daarom is AGC een gesloten regelsysteem op afstand voor het energieproductieproces, gebouwd op een computergebaseerd SCADA-systeem (Supervisory Control and Data Acquisition), een coördinatiecontrolesysteem voor generatorsets en een zeer betrouwbaar informatieoverdrachtsysteem.

De AGC-regeling en het typische responsproces van een thermische energie-eenheid worden weergegeven in de figuur:

Als betaalde ondersteunende dienst die door elektriciteitscentrales wordt geleverd aan het elektriciteitsnet, wordt AGC (Automatic Generation Control) gereguleerd door verschillende regionale elektriciteitsnetwerken via overeenkomstige gedetailleerde implementatieregels voor het beheer van de ondersteunende diensten voor de opwekking van de elektriciteitsopwekking en het beheer van de aangesloten opwekkingsactiviteiten (hierna 'de twee regels' genoemd). Deze regels bieden gedetailleerde regels voor de berekening van de prestatie-index en de beoordelingsmethoden voor betaalde ondersteunende diensten, waaronder AGC. Als we de ‘twee regels’ (herziene versie van 2019) voor elektriciteitscentrales in het regionale elektriciteitsnet in Noord-China als voorbeeld nemen, omvatten de beoordelingsindicatoren voor generatoreenheden die AGC-diensten leveren de winstgevendheidsindex K_Aen de regelgevingsprestatie-index K_p, waar K_pwordt weergegeven in de volgende formule:

K_p=K₁×K₂×K₃

In de formule: