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本書通過對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電力調(diào)頻的可行性與價(jià)值進(jìn)行分析，確定此項(xiàng)技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景；研究的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電力調(diào)頻的協(xié)調(diào)控制問題、電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與調(diào)頻的容量配置方法，可為儲(chǔ)能參與電力調(diào)頻的示范與產(chǎn)業(yè)化工程夯實(shí)基礎(chǔ)；針對(duì)典型的調(diào)頻示范工程進(jìn)行介紹，提出了電池儲(chǔ)能系統(tǒng)替代某傳統(tǒng)調(diào)頻機(jī)組參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的方案設(shè)計(jì)，為電池儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用于調(diào)頻領(lǐng)域的方向、規(guī)劃與建設(shè)提供了有力的支撐。

我國的調(diào)頻電源主要為火電機(jī)組，通過調(diào)整機(jī)組有功出力，跟蹤系統(tǒng)頻率變化。但是火電機(jī)組響應(yīng)時(shí)滯長、機(jī)組爬坡速率低，不能準(zhǔn)確跟蹤電網(wǎng)調(diào)度的調(diào)頻指令，存在調(diào)節(jié)延遲、調(diào)節(jié)偏差和調(diào)節(jié)反向等現(xiàn)象。此外，火電機(jī)組頻繁變換功率運(yùn)行,會(huì)加重機(jī)組設(shè)備疲勞和磨損，影響機(jī)組的運(yùn)行壽命。比較而言，水電機(jī)組響應(yīng)較快，可以在幾秒內(nèi)達(dá)到滿功率輸出。但水電機(jī)組的建設(shè)受地理?xiàng)l件的限制，整體可提供的調(diào)頻容量較為有限，亟須新的調(diào)頻手段以滿足電網(wǎng)調(diào)頻要求。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)響應(yīng)速度快，短時(shí)功率吞吐能力強(qiáng)，調(diào)節(jié)靈活，可在毫秒至秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)滿功率輸出，在額定功率內(nèi)的任何功率點(diǎn)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制。相關(guān)研究表明，持續(xù)充/放電時(shí)間為15min的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其調(diào)頻效率約為水電機(jī)組的1.4倍、燃?xì)鈾C(jī)組的2.2倍、燃煤機(jī)組的24倍。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)與常規(guī)調(diào)頻電源相結(jié)合，可有效提升電力系統(tǒng)調(diào)頻能力，也可獨(dú)立作為調(diào)頻電源參與電網(wǎng)的調(diào)頻服務(wù)，彌補(bǔ)大量可再生能源接入電網(wǎng)帶來的頻率偏差問題，提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性，同時(shí)降低有害氣體排放。 2016年6月國家能源局下發(fā)了《國家能源局關(guān)于促進(jìn)電儲(chǔ)能參與“三北”地區(qū)電力輔助服務(wù)補(bǔ)償(市場)機(jī)制試點(diǎn)工作的通知》，首次給予電儲(chǔ)能設(shè)施參與輔助服務(wù)的獨(dú)立合法地位。2017年9月，國家發(fā)展改革委聯(lián)合財(cái)政部、工業(yè)和信息化部、科學(xué)技術(shù)部和國家能源局發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，指出“允許儲(chǔ)能系統(tǒng)與機(jī)組聯(lián)合或作為獨(dú)立主體參與輔助服務(wù)交易”，儲(chǔ)能參與電力調(diào)頻輔助服務(wù)市場機(jī)制初步建立。2017年以來，山東、新疆等多省份陸續(xù)發(fā)布并更新了電力輔助服務(wù)市場運(yùn)營規(guī)則。電力調(diào)頻輔助服務(wù)補(bǔ)償費(fèi)用持續(xù)增長。各省的新政中多次出現(xiàn)儲(chǔ)能，儲(chǔ)能在電力調(diào)頻輔助服務(wù)中的重要地位逐漸凸顯。考慮到當(dāng)前電池儲(chǔ)能輔助參與電力調(diào)頻需求較為迫切，但專題介紹電池儲(chǔ)能調(diào)頻技術(shù)的書籍較少，特編寫了本書。書中較為全面地介紹了電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電力調(diào)頻的可行性與應(yīng)用價(jià)值，明確了電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在電力調(diào)頻領(lǐng)域的重要意義，研究了電池儲(chǔ)能系統(tǒng)輔助傳統(tǒng)機(jī)組調(diào)頻的協(xié)調(diào)控制策略，提出了電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與調(diào)頻的容量配置方法，并針對(duì)典型的儲(chǔ)能調(diào)頻示范案例，探討了電池儲(chǔ)能系統(tǒng)輔助傳統(tǒng)調(diào)頻機(jī)組參與電力調(diào)頻的典型設(shè)計(jì)方案，為儲(chǔ)能參與電力調(diào)頻的商業(yè)化應(yīng)用與示范提供了理論依據(jù)與技術(shù)保障。本書共分7章，主要從以下幾個(gè)方面展開介紹：為何需要電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與輔助調(diào)頻；電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的可行性分析；國內(nèi)外電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)頻的典型示范工程介紹；電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電力系統(tǒng)調(diào)頻服務(wù)的控制方法與經(jīng)濟(jì)性研究；電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)頻的優(yōu)化規(guī)劃與運(yùn)行控制；電池儲(chǔ)能系統(tǒng)替代某傳統(tǒng)調(diào)頻機(jī)組參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的方案設(shè)計(jì)。本書得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2017YFB 0903504)、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51777197）以及國家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目（2018GWJLDKY02）的大力資助，在此深表謝意。中國電力科學(xué)研究院有限公司的欣旺達(dá)、李穎等同志在本書的編寫過程中提供了諸多幫助并提出寶貴意見，機(jī)械工業(yè)出版社的付承桂編輯和諸多同志也為本書出版付出了辛勤的努力，在此表示誠摯的感謝。電池儲(chǔ)能輔助電力系統(tǒng)調(diào)頻技術(shù)涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，盡管編者竭力求實(shí)，但受到水平和專業(yè)領(lǐng)域及時(shí)間所限，書中難免存在錯(cuò)誤和不妥之處，懇請(qǐng)讀者不吝賜教。編者2018年8月

前言第1章緒論11.1 背景及意義21.2 電池儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀41.3 電池儲(chǔ)能調(diào)頻應(yīng)用研究91.4 電力系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)131.4.1 電力系統(tǒng)頻率一次調(diào)節(jié)131.4.2 電力系統(tǒng)頻率二次調(diào)節(jié)141.4.3 發(fā)電機(jī)組類型與電力系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)151.4.4 國內(nèi)外電力系統(tǒng)頻率指標(biāo)和控制要求161.4.5 參與電力調(diào)頻的容量要求161.4.6 電力系統(tǒng)調(diào)頻與自動(dòng)發(fā)電控制性能評(píng)價(jià)171.4.7 現(xiàn)代電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)面臨的問題171.5 小結(jié)19第2章電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻特性分析212.1 技術(shù)特性分析212.1.1 電池的倍率特性212.1.2 電池的壽命特點(diǎn)222.2 與火電機(jī)組的對(duì)比分析232.2.1 出力特征對(duì)比分析232.2.2 調(diào)節(jié)容量對(duì)比分析242.2.3 經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析262.3 調(diào)頻優(yōu)勢(shì)分析272.4 調(diào)頻效率分析302.5 效益分析312.5.1 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻的靜態(tài)效益322.5.2 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻的動(dòng)態(tài)效益332.5.3 儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻的環(huán)境效益342.6 小結(jié)35第3章國內(nèi)外電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻案例分析373.1 國內(nèi)典型案例383.1.1 國家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范基地383.1.2 南方電網(wǎng)寶清電池儲(chǔ)能電站393.1.3 北京石景山熱電廠2MW鋰離子電池儲(chǔ)能電力調(diào)頻系統(tǒng)393.2 國外典型案例393.2.1 北美主要儲(chǔ)能調(diào)頻項(xiàng)目情況403.2.2 國外電池公司相關(guān)儲(chǔ)能項(xiàng)目介紹42第4章電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻規(guī)劃配置技術(shù)444.1 選址規(guī)劃454.1.1 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)頻的選址概略454.1.2 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電力系統(tǒng)調(diào)頻選址步驟與模型474.1.3 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電力系統(tǒng)調(diào)頻應(yīng)用的選址實(shí)例494.2 容量優(yōu)化配置524.2.1 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)頻的容量配置概略524.2.2 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)頻的容量優(yōu)化配置方法544.2.3 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)頻的容量配置實(shí)例614.3 運(yùn)行控制694.3.1 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)頻的運(yùn)行控制概略694.3.2 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)頻的基本控制模式714.3.3 考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)頻動(dòng)作時(shí)機(jī)與深度的運(yùn)行方法774.3.4 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)頻的運(yùn)行控制實(shí)例804.4 小結(jié)86第5章電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻控制技術(shù)885.1 電力系統(tǒng)調(diào)頻服務(wù)需求概述895.1.1 電力系統(tǒng)頻率控制的必要性895.1.2 電力系統(tǒng)調(diào)度控制系統(tǒng)概述905.1.3 電力系統(tǒng)頻率控制的挑戰(zhàn)905.2 調(diào)頻服務(wù)的考核與補(bǔ)償方法915.2.1 我國電網(wǎng)頻率考核方法915.2.2 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻輔助服務(wù)補(bǔ)償辦法935.3 自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)945.3.1 自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)概述945.3.2 自動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)架構(gòu)945.4 電池儲(chǔ)能調(diào)頻技術(shù)優(yōu)勢(shì)955.4.1 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)955.4.2 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)物理模型965.5 電池儲(chǔ)能調(diào)頻控制方法1005.5.1 基于PI控制器的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略1005.5.2 基于模型預(yù)測控制方法的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻控制策略1015.6 電池儲(chǔ)能調(diào)頻回報(bào)分析1035.6.1 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在電力市場環(huán)境下獲取收益途徑1035.6.2 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與調(diào)頻服務(wù)回報(bào)分析1045.7 小結(jié)106第6章電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻典型設(shè)計(jì)方法1076.1 進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的背景與意義1086.2 設(shè)計(jì)思想與原則1096.3 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻的原理1096.3.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)一次調(diào)頻的原理1096.3.2 儲(chǔ)能系統(tǒng)二次調(diào)頻的原理1106.4 方案設(shè)計(jì)1106.4.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)功率與容量的確定1106.4.2 儲(chǔ)能系統(tǒng)參與調(diào)頻的控制策略設(shè)計(jì)1126.4.3 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)容量控制設(shè)計(jì)1146.5 小結(jié)115第7章電池儲(chǔ)能調(diào)頻運(yùn)行評(píng)估技術(shù)1167.1 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻控制系統(tǒng)的調(diào)試1177.1.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)一次調(diào)頻控制系統(tǒng)調(diào)試1177.1.2 儲(chǔ)能系統(tǒng)二次調(diào)頻控制系統(tǒng)調(diào)試1187.2 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻控制性能評(píng)價(jià)1207.3 市場風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估1217.3.1 政策風(fēng)險(xiǎn)1217.3.2 技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)1217.3.3 標(biāo)準(zhǔn)體系風(fēng)險(xiǎn)1217.4 小結(jié)122參考文獻(xiàn)123

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