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前 言
在電力系統(tǒng)中，頻率穩(wěn)定是保證電力系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行的重要指標(biāo)之一。一次調(diào)頻和二次調(diào)頻作為維持電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的重要手段，發(fā)揮著關(guān)鍵作用。同時(shí)，隨著可再生能源的快速發(fā)展和對電力系統(tǒng)靈活性需求的增加，電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)因其獨(dú)特的優(yōu)勢，在電力系統(tǒng)調(diào)頻中展現(xiàn)出巨大的潛力。
一、一次調(diào)頻
1. 定義與概念
一次調(diào)頻是指當(dāng)電力系統(tǒng)頻率偏離額定值時(shí)，發(fā)電機(jī)組通過調(diào)速器的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，增減發(fā)電機(jī)的出力，以維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的過程。它是電力系統(tǒng)的一種自然響應(yīng)機(jī)制，不需要人工干預(yù)，能夠快速響應(yīng)系統(tǒng)頻率的變化。
2. 工作原理
發(fā)電機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)是一次調(diào)頻的核心。當(dāng)系統(tǒng)頻率下降時(shí)，調(diào)速器感受到頻率變化，自動(dòng)增大汽輪機(jī)進(jìn)汽量或水輪機(jī)導(dǎo)葉開度等，使發(fā)電機(jī)輸出功率增加；當(dāng)系統(tǒng)頻率上升時(shí)，調(diào)速器則使發(fā)電機(jī)減少出力。
調(diào)速系統(tǒng)通常根據(jù)機(jī)械液壓原理或電子控制原理工作，通過測量系統(tǒng)頻率與額定頻率的偏差，來調(diào)整發(fā)電機(jī)的輸出功率。
3. 特點(diǎn)與優(yōu)勢
響應(yīng)速度快：一般在幾秒到幾十秒內(nèi)完成，能夠迅速對系統(tǒng)頻率變化做出響應(yīng)。
自動(dòng)調(diào)節(jié)：不需要人工干預(yù)，依靠調(diào)速器自動(dòng)完成調(diào)節(jié)過程。
有限調(diào)節(jié)能力：一次調(diào)頻只能在一定范圍內(nèi)維持頻率穩(wěn)定，調(diào)節(jié)幅度有限。
例如在某地區(qū)電力系統(tǒng)中，由于用電負(fù)荷突然增加，系統(tǒng)頻率下降。此時(shí)，該地區(qū)的火力發(fā)電機(jī)組通過調(diào)速器自動(dòng)增大汽輪機(jī)進(jìn)汽量，增加發(fā)電機(jī)輸出功率，使系統(tǒng)頻率在短時(shí)間內(nèi)得到恢復(fù)。
二、二次調(diào)頻
1. 定義與概念
二次調(diào)頻也稱為自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)。二次調(diào)頻是指在一次調(diào)頻的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整發(fā)電機(jī)組的有功功率輸出，使系統(tǒng)頻率恢復(fù)到額定值的過程。它是一種有計(jì)劃的人工干預(yù)方式，由電力調(diào)度部門根據(jù)系統(tǒng)頻率的變化，下達(dá)指令給發(fā)電機(jī)組，調(diào)整發(fā)電機(jī)的出力。
2. 工作原理
電力調(diào)度部門通過監(jiān)測系統(tǒng)頻率，判斷系統(tǒng)頻率是否偏離額定值。如果系統(tǒng)頻率偏離額定值，調(diào)度部門根據(jù)系統(tǒng)的整體運(yùn)行情況，制定調(diào)頻策略。
調(diào)度部門下達(dá)指令給發(fā)電機(jī)組，調(diào)整發(fā)電機(jī)的出力設(shè)定值。發(fā)電機(jī)組根據(jù)指令，調(diào)整有功功率輸出，使系統(tǒng)頻率恢復(fù)到額定值。
3. 特點(diǎn)與優(yōu)勢
調(diào)節(jié)精度高：可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)頻率的精確控制，使系統(tǒng)頻率恢復(fù)到額定值。
集中控制：由電力調(diào)度部門進(jìn)行集中控制，能夠根據(jù)系統(tǒng)的整體運(yùn)行情況進(jìn)行優(yōu)化決策。
響應(yīng)速度相對較慢：由于需要下達(dá)指令和執(zhí)行調(diào)整過程，響應(yīng)速度相對一次調(diào)頻較慢。
例如某省電力系統(tǒng)在高峰時(shí)段，系統(tǒng)頻率偏低。電力調(diào)度部門根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況，下達(dá)指令給部分水電廠增加出力，同時(shí)減少部分火電廠的出力，通過合理分配發(fā)電機(jī)組的有功功率輸出，使系統(tǒng)頻率恢復(fù)到額定值。
三、電化學(xué)儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)頻的方式
1. 獨(dú)立調(diào)頻模式
電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)作為獨(dú)立的調(diào)頻電源，直接接入電力系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)頻率變化時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)根據(jù)頻率變化情況，自動(dòng)調(diào)整輸出功率，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)頻率的調(diào)節(jié)。
這種模式下，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以快速響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化，提高系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定性。但需要考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量和充放電次數(shù)等因素，以確保其長期可靠運(yùn)行。
2. 與發(fā)電機(jī)組協(xié)同調(diào)頻模式
電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組協(xié)同工作，共同實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的調(diào)頻。當(dāng)系統(tǒng)頻率變化時(shí)，發(fā)電機(jī)組首先進(jìn)行一次調(diào)頻和二次調(diào)頻，儲(chǔ)能系統(tǒng)作為輔助調(diào)頻手段，在發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)能力不足時(shí)，快速響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化，提供額外的功率支持。
這種模式下，可以充分發(fā)揮發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)勢，提高系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定性和可靠性。但需要建立有效的協(xié)調(diào)控制機(jī)制，確保發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)能系統(tǒng)之間的協(xié)同工作。
3. 在電力系統(tǒng)調(diào)頻中的應(yīng)用優(yōu)勢
響應(yīng)速度快：電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在毫秒級時(shí)間內(nèi)完成充放電切換，能夠快速響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化。
精確控制：可以實(shí)現(xiàn)對輸出功率的精確控制，提高系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定性。
靈活布局：電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)可以根據(jù)需要進(jìn)行靈活布局，安裝在變電站、發(fā)電廠或用戶側(cè)等不同位置。
環(huán)保高效：與傳統(tǒng)的調(diào)頻方式相比，電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)具有環(huán)保、高效的特點(diǎn)，不會(huì)產(chǎn)生污染物和噪聲。
