主动响应新型电力系统调频调峰混合储能容量配置技术导则

Q/LB.□XXXXX-XXXXT/XDHX000X—20XX主动响应新型电力系统调频调峰混合储能容量配置技术导则范围本文件规定了不同性能储能组合下的混合储能系统参与调频调峰的技术选型原则、容量配置原则、技术经济分析原则。本文件适用于通过电压等级为35kV及以上电网并网的混合储能系统。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T31464电网运行准则GB/T36547电化学储能系统接入电网技术规定GB/T36549电化学储能电站运行指标及评价GB/T36558电力系统电化学储能系统通用技术条件GB/T51048电化学储能电站设计规范GB/T36547电化学储能系统接入电网技术规定GB/T32509全钒液流电池通用技术条件GB/T36276电力储能用锂离子电池GB/T36280电力储能用铅炭电池GB/T36558电力系统电化学储能系统通用技术条件GB∕T36548电化学储能系统接入电网测试规范NB/T33015电化学储能系统接入配电网技术规定T/CES148配电网电化学储能系统规划配置导则T/CEC370电化学储能电站调频与调峰技术规范DL/T2528电力储能基本术语术语和定义下列术语和定义适用于本文件。

能量型储能Energy-typestorage能量密度高、放电时间较长、功率密度较低、电流强度较小的储能，主要用于较长时间的出力场景，要求连续储能出力时长不低于1h。功率型储能Power-typestorage功率密度高、内阻相对较小、放电时间较短、能量密度较低、电流强度较大的储能，能响应和跟踪快速变化的调节指令，适用于瞬间高功率出力场景，要求连续储能出力时长不低于15min。混合储能系统Hybridenergystoragesystem由两种及其以上在功能上形成互补的储能所组成的系统，通常由一种能量型储能与一种功率型储能组成。调峰区Peakingtimezone储能参与电力系统调峰的时段。调频区Frequencymodulationtimezone储能参与电力系统调频的时段。符号、代号和缩略语下列缩略语适用于本文件。SOH电池健康状态(StateofHealth)SOC电池荷电状态(StateofCharge)总则混合储能参与调频以功率型储能为主、能量型储能为辅，参与调峰以能量型储能为主。混合储能系统规划容量配置应满足不同应用场景的实际需求，与电力系统现状及规划相适应，进行潮流计算、短路计算，容量配置后的混合储能系统应具备调频和调峰功能，储能接入电网的安全性测试方法应满足GB/T36548的要求。混合储能容量配置应以需求为导向，遵循技术可行、安全可靠、经济合理、绿色环保的原则，从全寿命周期角度深化成本效益分析。混合储能系统中的储能元件安全性要求应满足GB/T27748.1-2017的规定。混合储能系统接入配电网需满足NB/T33015的要求。混合储能容量计算应同时考虑系统可靠供电和新能源消纳的实时电力平衡，选取多个典型日计算新能源发电受阻和晚高峰负荷受限情况下储能容量。混合储能系统功率及容量配置应根据电网的运行情况，从电网调峰调频、解决可再生能源消纳问题、提高供电可靠性、保障设备安全运行等几个场景进行考虑，选定初期应进行多方位考量分析，一次规划终期容量，避免重复建设。配置后混合储能系统应满足T/CEC370-2020规定中的电力系统调峰、调频能力指标。混合储能中能量型储能包含锂离子、铅炭、铅酸电池、液流电池等，功率型储能包含超级电容、飞轮储能等。其中，锂离子电池相关运行指标应参考GB/T36276-2018执行；铅炭电池相关运行指标应参考GB/T36280-2018执行；铅酸电池相关运行指标应参考GB/T22473.1-2021执行；液流电池相关运行指标应参考GB/T32509-2016执行；飞轮储能相关运行指标应参考T/CNESA1202-2020；电力系统电化学储能电池相关运行指标应参考GB/T36558执行；能量转换效率计算应遵循GB/I36549-2018的规定。混合储能安全运行范围：能量型储能SOC安全范围下限为10%~15%，上限为90%~95%；功率型储能SOC安全范围下限为10%~15%，上限为90%~95%。混合储能内以储能电池SOH低于80%时作为混合储能的终止使用条件。混合储能内各储能的充放电功率不超过储能额定功率混合储能技术选型选型规定混合储能选型应以国家新型储能相关政策为指导，符合相关规程、规范的要求。电力系统配置混合储能应结合技术发展、调度运行、商业模式等因素选型,因地制宜多元化发展。选型原则电力系统配置新型储能的选型应考虑混合储能电站的建设条件、系统对新型储能电站运行方式的要求等因素。电力系统配置新混合型储能的选型应在满足系统调峰需求的基础上,兼顾系统对储能调频、调压、调相、惯量支撑、紧急功率支撑等需求。电力系统配置混合储能的选型应匹配目标电力系统对储能功率、储能时长、充放电速度、充放电倍率、充放电次数、响应速率、调节精度、经济性等的需求。电力系统配置混合储能的选型可考虑多种类型储能的优势互补。混合储能容量配置调峰配置原则根据典型日内区域电网的负荷峰谷差、区域电网的最大调峰缺口、缺口持续时间、新能源消纳量等来确定调峰需求，在统筹考虑火电深调能力及最大容量、需求侧响应等调峰资源确定混合储能中能量型储能的配置容量。配置流程获取目标电力系统的风光出力功率、水电功率、火电功率和负荷功率历史数据信息；根据步骤a获取的历史数据信息，采用聚类算法计算得到目标电力系统中各典型日的发生概率；计算目标电力系统各典型日的调峰需求，以配置能量型储能之后目标电力系统弃风弃光电量、切负荷量最低为目标，并基于步骤b得到的各个场景及对应的概率作为各场景储能配置权重，求解能量型储能的配置，计算公式及附录A。调频配置原则考虑在非调峰区能量型储能出现闲置状态，故在调频区由能量型储能和功率型储能共同调频，由于能量型不能频繁进行充放电，故调频以功率型储能为主，能量型储能为辅。以1min为采样间隔时间,设置储能调频死区为±0.033Hz，根据典型日内区域电网的频率偏差越过死区的次数、连续上调或者下调最大时间、最大频率偏差，计算储能调频需求。频率偏差在±0.033~+0.233Hz范围内时，储能出力与频率偏差线性相关，超过该频率偏差范围后，储能出力为恒定值，在非调峰区需储能出力为时，由能量型和功率型储能共同出力，根据两类储能的响应特性，其中功率型储能出力，能量型储能出力，取值范围为0.7~0.8。统筹7.2.1~7.2.3及7.1配置的能量型储能容量，确定混合储能中功率型储能的配置容量。配置流程获取目标电力系统的历史日频率数据信息；根据步骤S1获取的历史数据信息，采用聚类算法计算得到目标电力系统中各典型日的发生概率；计算目标电力系统各典型日的调频需求，考虑在非调频区能量型储能共同参与调频，以配置功率型储能之后目标电力系统频率偏移次数最低为目标，并基于步骤b得到的各个场景及对应的概率作为各场景储能配置权重，求解功率型储能的配置，计算公式及附录B。混合储能配置技术经济分析价方案技术比较应结合目标电力系统对混合储能的需求，从系统定位、配置容量、技术选型、接入系统方案等方面综合评价混合储能配置方案的可行性和合理性。方案技术比较宜结合国家对目标区域电力系统规划、构建新型电力系统及混合储能技术发展等有关政策和要求，对比各方案对促进送端新能源消纳和受端能源替代的整体作用。方案经济比较应在技术方案优选基础上进行，应统筹考虑送电通道配套电源、储能、汇集及外送输变电工程的经济性，并结合混合储能的运行方式及使用寿命开展综合评估。方案经济比较应充分考虑混合储能的收益模式和全生命周期内混合储能的投资费用、储能调峰、消纳新能源电量增加、受端容量替代等直接、间接效益。宜采用年费用评估或收益/成本评估等方法分析各比选方案混合储能规划期内的经济效益。

调峰配置计算公式1、弃风弃光功率计算如式(A,1)所示:(A,1)式中：——弃风弃光功率，单位为kW；——净负荷功率，单位为kW；——火电机组最小技术出力，单位为kW。2、弃风弃光电量计算如式(A,2)所示:(A,2)式中：——弃风弃光电量，单位为kWh；——调峰区，单位为min；3、电力缺口功率计算如式(A,3)所示:(A,3)式中：——电力缺口功率，单位为kW；——火电机组最大技术出力，单位为kW。4、电力缺口电量计算如式(A,3)所示:(A,4)式中：——电力缺口电量，单位为kWh；——火电机组最大技术出力，单位为kW。5、混合储能中能量型储能配置计算公式如式(A,5)和式(A,6)所示：(A,5)(A,6)式中：——能量型储能配置容量，单位为kWh；——能量型储能配置功率，单位为kW；——调峰各典型日；——调峰各典型日集合；——调峰各典型日发生概率，即配置权重；——调峰各典型日电力缺口功率，单位为kW；——调峰各典型日电力缺口功率，单位为kW；——调峰各典型日弃风弃光电量，单位为kWh；——调峰各典型日弃风弃光电量，单位为kWh；

调频配置计算公式1、储能调频出力计算如式(B,1)所示:(B,1)式中：——调频储能出力功率，单位为kW；——储能调频控制系数，单位为kW/Hz；——偏差频率，单位为Hz。2、储能调频最大持续充放电量计算如式(B,2)和式(B,3)所示:(B,2)式中：——调频储能出力持续充电量，单位为kWh；——调频最大持续充电时间，单位为min；——调频储能充电功率，单位为kW。(B,3)式中：——调频储能出力持续放电量，单位为kWh；——调频最大持续放电时间，单位为min；——调频储能放电功率，单位为kW。4、混合储能中功率型储能容量配置4.1、频率偏差在在±0.033~+0.233Hz范围内时，功率型储能配置如式(B,4)和式(B,5)所示：(B,4)(B,5)式中：——功率型储能配置容量，单位为kWh；——功率型储能配置功率，单位为kW；——调频各典型日；——调频各典型日集合；——调频各典型日发生概率，即配置权重；——最大储能调频出力功率，单位为kW；——调频各典型日储能充电量，单位为kWh；——调频各典型日储能放电量，单位为kWh；4.2、频率偏差在在±0.033~+0.233Hz范围外时，功率型储能配置如式