确定储能系统功率与容量的优化方法

机组一次调频的参数：机组的转速不等率为4%、频差死区为2r/min、频率调节范围12r/min、负荷调节幅度±20.0MW。即由额定转速阶跃至（3000±12）r/min对应±10%P_e的负荷变化幅度，一次调频响应之后时间为5s，一次调频稳定时间为40s。

机组二次调频的参数为

1）机组投入AGC功能时，目标负荷调节响应时间应小于30s（从调度中心侧命令发出至调度中心监视到命令完成的时间），二次调频持续时间至频率波动的3min。

2）机组AGC功率调节范围50%P_e～100%P_e。

3）机组AGC每分钟功率变化率不得低于额定功率的1.0%。6.4.1.1　一次调频所需功率与容量确定

为了避免电池系统频繁动作，对频差死区的规定参考火电机组，设定频率偏差死区为Δf_SQ=±0.033Hz（更为合理的值在投入试验中可进行不断的修正得到）。

当越过频率偏差死区以后，一次调频动作，由此火电机组的负荷变化限幅±10%P_e可得，替代此机组进行一次调频的电池储能系统所需功率为

P=火电机组的负荷变化限幅=10%P_e=20MW

P=10%P_e=0.1×200MW=20MW

设所需容量为Q，因为电池储能系统工况特性要求，避免进行深充深放，且需要保证调频的可靠性，因此电池储能系统所应配备的容量等级为

Q=2Pt+SOC_下限幅+SOC上限幅

要求一次调频稳定时间为40s，设电池所规定的SOC上下限要求分别为±10%SOC，那么可求储能系统所需容量为

解方程，可得Q=0.556MWh。6.4.1.2　二次调频所需功率与容量确定

火电机组AGC功率调节范围为50%P_e～100%P_e，要求机组AGC每分钟功率变化率不得低于额定功率的1.0%，而火电机组每分钟功率变化率最高为额定功率的3%左右。此火电机组3min内可达到的AGC调节的最大功率为

P=P_max=P_e×3%×3=18MW

电池储能系统替代此火电机组进行二次调频，储能系统所需功率为(https://www.xing528.com)

P=P_max=18MW

二次调频持续时间为30s～3min，那么，电池储能系统所需容量为

解此方程，可得Q=1.875MWh。6.4.1.3　具备一次、二次调频能力的储能系统功率与容量的确定

用储能系统代替具有一次、二次调频能力的200MW火电机组进行调频，若储能系统具备一次调频和二次调频能力的话，则功率取一次、二次调频中所需的最大功率，即为一次调频的功率；容量的选取则假设此系统进行了一次调频后又接着投入二次调频，那么储能系统的容量为一次、二次调频所需的总和，则有

P_stor=Max（P₁，P₂）=20MW

Q_stor=Q1+Q2=0.556MWh+1.875MWh=2.431MWh

Q_stor=Q1+Q2=2.431MWh

所有与200MW火电机组具有同等调频能力的电池储能系统的功率与容量约为20MW/2.5MWh。6.4.1.4　储能系统与火电机组调频能力的比较

功率与容量分别为20MW/2.5MWh的储能系统拥有的一次、二次调频能力比200MW的火电机组的调频性能强，可靠性高，这主要是因为：

1）以火电机组的负荷变化限幅±10%P_e来计算电池储能系统一次调频时所需提供的最大功率，得出的功率值将大于火电机组在一次调频时实际能提供的功率值，因为火电机组的蓄热不一定能足够支持这个功率值，而电池储能系统在实际中也能输出这么大的功率值，那么计算出的电池储能系统实际也能提供的容量值也将大于200MW机组所能提供的容量值。

2）火电机组的爬坡速率为3%额定功率值，此火电机组在3min时才能达到最大的功率值18MW，而3min前火电机组能提供的功率值是小于18MW的，因此以2.5min内持续以18MW的功率输出计算出的二次调频容量将远大于火电机组实际所能输出二次调频容量值。

3）火电机组在一次调频时受炉内蓄热的影响，二次调频时受机组爬坡速率的影响，其功率值是波动的，实际的输出功率值是小于理论计算的最大功率值。而储能系统则能持续的以额定功率值输出。

因此，20MW/2.431MWh的电池储能系统所拥有的一次、二次调频能力将大于200MW的火电机组的调频能力。

如果想求得比较接近于200MW火电机组调频能力的电池储能系统，可在所求得的储能系统功率与容量值的基础上乘以一个小于1的系数。该系数可通过实际的试验不断地进行修正得到。