DL/T 2247-2021《电化学储能电站调度运行管理》系列标准解读

from:中国电力企业联合会date:2021-03-19

摘要:为促进相关人员对DL/T 2247-2021《电化学储能电站调度运行管理》系列标准的应用,本文从标准的编制背景、编制原则、编制参考依据等出发,对标准的具体内容进行解读,促使深刻准确地理解标准的意义,为电化学储能电站调度运行管理提供支撑。


1.编制背景


国家能源局等五部委联合发布的《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》(发改能源〔2017〕1701号)中指出“十三五”期间,要建成一批不同技术类型、不同应用场景的储能试点示范项目,储能电站示范项目得到大力推广应用,河南的电网侧储能,江苏的用户及电网侧储能,青海的可再生能源配套储能,以及广东省的火电储能联合调频和电力现货市场对储能的需求均建成示范应用,储能电站在电网运行中,为电网提供紧急功率支撑(服务精准切负荷)、电网调峰、调频调压、提供黑启动电源、促进新能源消纳、开展需求侧响应、火电深调服务等方面发挥着重要作用。

储能电站既有负荷特性又有电源特性,调控运行管理不等同于常规电源,现行的各级调控管理规程中,对如何实现储能电站在电网运行过程中充放电切换、紧急功率支撑、储能电站监控和运行操作都没有成文的规定,目前投运储能电站的省市各级调度对储能电站调度控制原则不同,无统一规程,不能有效实现储能电站在电网运行中的聚合效应和经济运行。

为满足储能电站接入电网系统后相关调度管理,能够更好的推动电化学储能电站并网后经济可靠运行,提升电网运行管理水平,满足电化学储能电站参与调度运行和参与电力市场运营管理的需求,全国电网运行与控制标委会组织编写了《电化学储能电站调度运行管理》系列行业标准,该标准共由五个组成部分,分别为:第1部分:调度规程、第2部分:调度命名、第3部分:调度端实时监视与控制、第4部分:调度端与储能电站监控系统监测、第5部分:应急处置。


2.编制原则


本系列标准编制的原则是“考虑当前、兼顾发展、适当超前”,在遵循现有国标、行标的基础上,根据试点应用情况进行补充完善。


3.编制依据


依据现有的相关法律、条例、标准和导则,结合《国家电网调度控制管理规程》及各级调度机构调度规程,结合有关新能源以及储能项目相关研究成果等,并最大范围内征求了行业内设备厂商、集成商、电站运营商、电网公司、发电公司等专业人士的意见和建议,反复推敲,力求通俗易懂,尽量使标准内容和条文便于理解、引用和实施。

储能电站类标准众多,但多偏向于技术标准,是本标准涉及的重要技术条款的重要依据。主要有《电化学储能系统接入电网技术规定》、《电化学储能电站运行指标及评价》、《电化学储能系统储能变流器技术规范》、《电化学储能电站设计规范》、《电化学储能电站监控系统技术规范》等标准。

另有保护、自动化、计量、网络安防类相关电力行业技术标准:《继电保护和安全自动装置技术规程》、《3kV-110kV电网继电保护装置运行整定规程》、《电能计量装置技术管理规程》、《电力监控系统安全防护规定》、《电力监控系统安全防护总体方案等安全防护方案和评估规范》、《电网设备通用模型数据命名规范》、《电力系统厂站和主设备命名规范》等。


4.内容解读
4.1前言


本系列标准项目计划根据《国家能源局综合司关于下达2019年能源领域行业标准制修订增补、调整计划项目的通知》开展,由国网河南省电力公司、国网江苏省电力有限公司等单位负责起草。标准由中国电力企业联合会提出,由全国电网运行与控制标准化技术委员会(SAC/TC446)归口。


4.2范围


对标准主要内容和适用范围进行了说明。

本标准主要内容是电化学储能电站与电网调度运行控制相关的技术和管理要求,虽然本标准为管理类标准,但考虑部分技术标准条款对电网运行非常重要,为保证标准完整性同时加入部分关键的技术条款。

范围拟定上,编写组考虑本标准为调度规程故范围主要对象是“由调度机构调管的电化学储能电站”,其他电源侧、负荷侧的电化学储能电站可参照执行。又因10千伏及以下并网的储能在保护、通信、调度、功率控制等配置要求、功能定位方面的不同,且其运行对电网影响较小,管理更依赖用户,故本标准规定适用范围为10千伏及以上电压等级。


4.3第1部分:调度规程
4.3.1总则


本章主要对调度运行方面总体原则做明确,对电化学储能电站并网运行标准与当地调度规程关系进行明确。


4.3.2控制策略


电化学储能电站运行的核心是其控制策略(运行方式),故单独作为一章来做说明。1、明确控制策略应上报调度机构,也是电化学储能电站受调度机构统一调度的集中体现;2、因电化学储能电站具备电源、负荷的双重性质,在整个电力系统运行中有无可替代的优势,其投切功率转化对电网稳定有巨大支撑作用,明确其“宜接入电网安全稳定控制系统”;3、根据电化学储能电站的优势,分四方面拟定其控制策略:调峰、调频、调压、定时模式。并考虑到各储能电站定位不同,要求储能电站具备但不限于上述控制策略。


4.3.3调度各专业管理


主要对电化学储能电站计划管理、检修管理、继保及稳控管理、自动化及网络管理、操作管理、事故处理等方面等原则、流程进行明确。1、明确计划管理的范围、计划安排的原则:重点对电化学储能电站特有的充放电计划管理进行规定,明确年、月、特殊方式充放电计划由储能电站建议,调度机构批准下发执行;明确电化学储能电站未提供建议时,调度机构有权直接下达充放电计划;明确充放电计划的严肃性。2、对调度自动化系统及其与电化学储能电站间的通信进行明确。分为总体要求、运行、检修、网络安防、电量计量五个方面。3、继电保护及安全自动装置管理,主要对保护运行原则、定值整定、保护及安自装置配置等方面做相关管理事项作出规定。4、从电网管理角度对事故处理原则进行明确。针对电化学储能电站的特殊性提出现场人员在紧急情况下应立即采取措施的义务;储能电站事故后的并解列流程进行明确。


4.4第2部分:调度命名


本部分对命名主体、基本原则和依据进行说明。命名主体为设备相应调度机构,名称实行双重编号,体现设备之间隶属关系。


4.4.1储能电站命名


储能电站命名遵循唯一性、易辨识性,并结合当地人文信息特点进行命名,采用“储能电站名称+厂站性质(储能电站)”组合命名。如“龙山储能电站”,并以名称首字和厂站性质进行简称。


4.4.2储能电站主要储能设备调度命名


储能电站主体是储能系统及其控制部分,目前国内外尚无该部分进行调度命名标准。本部分依据《GB/T 36547-2018电化学储能系统接入电网技术规定》、《GB51048-2014 电化学储能电站设计规范》、现场储能电站调研、厂家交流和研讨,梳理了储能系统主要设备,并考虑现场管理的实际,进行了调度命名。

储能系统由蓄电池组和蓄电池充放电控制系统组成,按照从整体到局部的层次,主要储能设备从设备命名规则、储能单元、储能逆变器和储能蓄电池4部分进行命名。


4.5第3部分:调度端实时监视与控制
4.5.1实时监视


电化学储能电站调度端实时监视范围主要包括电网设备、储能设备、辅助设备三部分。

1、电网设备运行监视包括电网设备运行监视功能、一次设备运行异常告警监视功能,二次设备运行异常告警监视功能;

2、储能设备运行监视包括备储能电池的运行状态监视功能、储能电池的异常告警监视功能、储能变流器的运行状态监视功能、储能变流器的异常告警监视功能。

3、辅助设备监视包括防盗系统、视频监控系统。


4.5.2远方操作与控制


电化学储能电站调度端远方操作与控制主要包括远方操作、自动发电控制(AGC)、自动电压控制(AVC)三部分。

1、电化学储能电站远方操作应至少支持储能站内并网线路断路器、母联或分段断路器、无功补偿设备断路器、站用变高压侧断路器的远方遥控操作功能,电化学储能电站控制调节模式:削峰填谷、频率控制、安全稳定控制、无功支撑、热备用、新能源接入控制等功能,并在附录提供相关监控信息信息表提供参考。

2、电化学储能电站自动发电控制基本要求有应支持接入AGC系统,能在规定的时间内响应并执行调度机构的指令值,AGC系统下发指令时,应考虑一次设备的功率限制及二次设备的运行状态。

3、电化学储能电站自动电压控制(AVC)基本要求有,支持接入AVC系统,能在规定的时间内响应并执行调度机构的指令值,电压无功优化计算应在满足电网正常运行和安全约束的前提下,以并网点母线电压及并网变电站功率因数合格为优化目标,给出母线电压和关键联络线无功的优化设定值,参与优化的变量应包括但不限于储能变流器无功、调相机无功、电容/电抗器无功、静止无功发生器无功等,监视 AVC主站和子站的实时运行工况。


4.5.3拓展功能


电化学储能电站拓展功能包括环境监测功能、诊断预警功能、全景分析功能三部分。

1、电化学储能电站环境监测功能,对电池舱内设备具备分布式声音采集、气体监测、紫外放电监测等监视功能,并能在站端集中分析、在线甄别,宜将分析结果和告警信息发送调控中心;

2、电化学储能电站备诊断预警功能,能实时监视储能设备各种运行数据,进行关联性分析,从而发现储能系统运行中可能存在的隐患问题,宜将分析结果和告警信息发送调控中心;

3、电化学储能电站全景分析功能,能根据BMS和PCS上送的全景数据,分析储能系统整体运行状态,计算储能系统健康水平,宜将分析结果和告警信息发送调控中心。

4.6第4部分:调度端与储能电站监控系统监测


4.6.1总则


储能电站监控系统检测包括项目包括数据采集、数据处理、控制操作、告警功能、有功控制、无功控制、时间同步、通信功能、储能SOC维护功能、逻辑闭锁、画面监控、双机切换、网络拓扑、诊断预警功能、全景分析功能、系统性能及网络安全测试等。


4.6.2检测系统架构


电化学储能电站监控系统检测系统构成如图1所示,涵盖储能电站站内信息交互环节与调度端主子站信息交互环节。储能电站监控系统检测对象包括监控主机、数据通信网关机、就地监控装置、时间同步装置、保护测控装置、PCS及BMS等,其中监控主机及数据通信网关机为双套配置,站控层为双网配置。

测试设备包括模拟调度主站、报文监听工具、数据发送模拟器及综合自动化测试仪等,其中模拟主站用于仿真调度主站,检验储能电站监控系统与调度主站信息交互功能;数据发送模拟器用于仿真储能站接入设备,检验监控系统各项功能及性能;报文监听工具用于协助分析信息交互报文;综合自动化测试仪用于对保护测控装置加量,测试遥测、遥信功能及性能。


4.6.3检测项目


储能电站监控系统检测包括功能测试与网络安全测试,具体测试内容如表所示。


4.6.4测试要求及测试方法


针对检测项目列出测试要求,并给出对应的测试方法,用于指导储能电站监控系统具备检测,针对上述17个测试项目有对应的测试要求与测试方法。


4.7第5部分:应急处置
4.7.1基本规定


标准主要给出了电化学储能电站调度应急处置应遵循的一些原则性的定性规定,包括频率异常处置,电压异常处置,电网振荡处置,事故应急处置,涉网一次设备故障处置,继电保护及安全自动装置异常处置,通信及自动化异常处置,火灾处置。


4.7.2涉网系统异常处置


标准制定了电化学储能电站涉网系统层面的应急处置要求,涵盖了频率、电压异常处置及电网振荡、事故应急处置。


4.7.3涉网一次设备异常处置


标准制定了电化学储能电站涉网一次设备异常处置,包括并网线路异常处置,母线失压异常处置及储能变流器异常处置。

在电化学储能电站涉网一次系统中,储能变流器是比较特殊而关键的一次设备,其、因此单独规定了其异常处置要求,储能变流器是电化学储能电站实现充放电功能关键设备,其异常可分为功能性异常或其他内部故障,当上级主变重载或系统频率异常而储能变流器无法进行相应的充放电转换时应断开与电网的连接,发生短路及其它内部故障也应与电网脱离。


4.7.4涉网二次设备异常处置


标准制定了涉网二次设备异常处置,包括继电保护及安全自动装置及通信自动化异常处置。本章节对保护装置、保护通道异常及保护误动作及越级跳闸做了明确的规定,对应于并网一次设备异常处置,本章节对并网线路保护异常、母线保护异常及防孤岛保护异常处置进行重点说明,其中,防孤岛保护为电化学储能电站在频率、电压异常时的解列保护,当其出现异常退运或拒动时应做好相应的措施。


4.7.5火灾处置


火灾处置的要求参考DL 5027《电力设备典型消防规程》的要求,并且要考虑到储能电站设备的特殊性,断电后的设备仍储存有大量电能,因此在火灾处置中要特别防范设备的二次事故。


5.结语


DL/T 2247-2021《电化学储能电站调度运行管理》系列5项标准与DL/T 2246-2021《电化学储能电站并网运行与控制技术规范》系列9项标准、DL/T 2248-2021《移动车载式储能电站并网与运行》系列2项标准作为电化学储能电站并网、运行相关的三大系列标准,存在着很大的关联关系,相互支撑。对于DL/T 2247-2021《电化学储能电站调度运行管理》的解读还应该和其他电化学储能标准相结合起来。

(来源:全国电网运行与控制标委会秘书处 邓小元

国网河南省电力公司 牛继涛、燕少鹏

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