仵華南，李華東，李昌衛(wèi)，王子奇

（1.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250003；2.山東中實(shí)易通集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250003）

0 引言

核電機(jī)組存在燃料能量密度大、零碳排放、技術(shù)成熟度高等優(yōu)點(diǎn)，裝機(jī)容量占比日益增大，核電機(jī)組參與電網(wǎng)一次調(diào)頻控制，將對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定控制具有重大意義。同時(shí)，按照國(guó)家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和發(fā)展規(guī)劃，電網(wǎng)發(fā)展迫切期望核電機(jī)組具備較強(qiáng)一次調(diào)頻能力，來(lái)輔助保障區(qū)域的電網(wǎng)供電平衡和供電品質(zhì)。

從核電機(jī)組參與電網(wǎng)一次調(diào)頻應(yīng)用研究來(lái)看，目前核電機(jī)組一次調(diào)頻控制投入存在較多制約問題。具體制約表現(xiàn)：1）核電機(jī)組安全控制限制條件多，一旦達(dá)到安全限制工況，將閉鎖一次調(diào)頻作用；2）一次調(diào)頻頻繁作用時(shí)，反應(yīng)堆控制棒多頻次動(dòng)作易造成棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)磨損大；3）核電機(jī)組帶滿負(fù)荷為常態(tài)工況，核電機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)不具備一次調(diào)頻上調(diào)負(fù)荷能力。

隨著儲(chǔ)能技術(shù)日益成熟，儲(chǔ)能技術(shù)在電力調(diào)頻、削峰填谷等方面上得到飛速發(fā)展和應(yīng)用。儲(chǔ)能技術(shù)在快速調(diào)節(jié)響應(yīng)方面具有巨大優(yōu)勢(shì)，在電網(wǎng)調(diào)頻發(fā)展應(yīng)用上擁有廣闊前景［1?3］。

根據(jù)對(duì)核電機(jī)組和儲(chǔ)能技術(shù)一次調(diào)頻特性研究及多年現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)實(shí)踐總結(jié)，提出一種用飛輪加鋰電池的混合儲(chǔ)能技術(shù)輔助提高核電機(jī)組一次調(diào)頻功能控制策略，針對(duì)性解決完善核電機(jī)組一次調(diào)頻控制投入制約問題，提高核電廠一次調(diào)頻響應(yīng)速度和調(diào)節(jié)幅度的能力。

1 儲(chǔ)能技術(shù)調(diào)頻特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

1.1 飛輪儲(chǔ)能調(diào)頻特點(diǎn)

飛輪儲(chǔ)能屬于高物理儲(chǔ)能方式，有充放電次數(shù)達(dá)百萬(wàn)數(shù)量級(jí)、應(yīng)用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、零污染排放等諸多顯著優(yōu)點(diǎn)。飛輪儲(chǔ)能在電網(wǎng)一次調(diào)頻控制應(yīng)用中，擁有毫秒級(jí)快速精確響應(yīng)，能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到85%以上，具備大于常規(guī)機(jī)組20 倍的一次調(diào)頻效益等巨大性能優(yōu)勢(shì)。

同時(shí)，飛輪儲(chǔ)能受到造價(jià)成本較高（1 773～2 000 歐元/kW）制約，建設(shè)容量規(guī)模較小，導(dǎo)致儲(chǔ)能單元輔助調(diào)頻幅度能力有限。研究表明，充分利用飛輪儲(chǔ)能容量規(guī)模和性能特點(diǎn)，將飛輪儲(chǔ)能應(yīng)用到電網(wǎng)頻率小擾動(dòng)輔助調(diào)頻有很好的控制效果和前景。

1.2 鋰電池儲(chǔ)能調(diào)頻特點(diǎn)

鋰電池儲(chǔ)能屬于電化學(xué)儲(chǔ)能方式，為目前儲(chǔ)能技術(shù)中應(yīng)用最廣的成熟技術(shù)路線，有價(jià)格成本低、自然條件受限少、自放電小、無(wú)記憶效應(yīng)等諸多顯著優(yōu)點(diǎn)。鋰電池儲(chǔ)能造價(jià)成本低（150～250 歐元/kW），具有實(shí)現(xiàn)大容量建設(shè)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，在電網(wǎng)一次調(diào)頻控制應(yīng)用中，擁有調(diào)頻幅度能力強(qiáng)，秒級(jí)快速精確響應(yīng)，能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到90%以上等性能特點(diǎn)。

同時(shí)，鋰電池儲(chǔ)能參與一次調(diào)頻控制中，存在頻繁充放電易造成電池壽命折損不利因素。研究表明，將其他儲(chǔ)能方式與鋰電池儲(chǔ)能有效混合利用，減少鋰電池儲(chǔ)能參與一次調(diào)頻控制充放電頻次，可大大減少對(duì)鋰電池壽命損耗。

1.3 混合應(yīng)用調(diào)頻優(yōu)勢(shì)

飛輪加鋰電池的混合儲(chǔ)能調(diào)頻技術(shù)，通過飛輪和鋰電池儲(chǔ)能裝置之間進(jìn)行有效調(diào)頻配合，可充分發(fā)揮出飛輪儲(chǔ)能瞬時(shí)功率大、毫秒級(jí)響應(yīng)、充放電次數(shù)多和鋰電池儲(chǔ)能容量大、調(diào)頻幅度高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可避免鋰電池頻繁充放電損耗。

利用飛輪加鋰電池的儲(chǔ)能有效調(diào)頻配合，區(qū)域電網(wǎng)頻率為小范圍波動(dòng)時(shí)，飛輪儲(chǔ)能利用自身一次調(diào)頻優(yōu)勢(shì)，可以迅速參與維護(hù)區(qū)域電網(wǎng)供需平衡控制，此工況無(wú)須鋰電池儲(chǔ)能參與一次調(diào)頻控制，從而有效避免鋰電池的頻繁充放電；電網(wǎng)頻率為大幅度波動(dòng)時(shí)，飛輪儲(chǔ)能毫秒級(jí)調(diào)頻響應(yīng)，迅速參與電網(wǎng)頻率控制，鋰電池儲(chǔ)能秒級(jí)響應(yīng)，協(xié)助飛輪儲(chǔ)能參與一次調(diào)頻控制，利用容量大調(diào)頻優(yōu)勢(shì)，穩(wěn)定頻率周波［4?10］。鋰電池儲(chǔ)能聯(lián)合飛輪儲(chǔ)能一次調(diào)頻控制時(shí)，由于飛輪儲(chǔ)能第一時(shí)間響應(yīng)，電網(wǎng)頻率收斂和防惡化控制得到加強(qiáng)，降低后序鋰電池儲(chǔ)能需協(xié)助付出調(diào)頻承載量，從而有效減少鋰電池能量消耗，提高了鋰電池儲(chǔ)能參與電網(wǎng)一次調(diào)頻控制時(shí)效性。

2 輔助核電調(diào)頻控制策略

2.1 基本控制方案

利用飛輪加鋰電池混合儲(chǔ)能技術(shù)輔助核電機(jī)組一次調(diào)頻控制。由飛輪、鋰電池和核電機(jī)組有效調(diào)頻配合組成一次調(diào)頻控制系統(tǒng)，充分利用各單元一次調(diào)頻控優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行最優(yōu)一次調(diào)頻控制。

用飛輪儲(chǔ)能對(duì)網(wǎng)頻小擾動(dòng)段進(jìn)行一次調(diào)頻調(diào)節(jié)控制；用飛輪和鋰電池儲(chǔ)能對(duì)網(wǎng)頻大擾動(dòng)段、超大負(fù)向擾動(dòng)段進(jìn)行聯(lián)合承載一次調(diào)頻調(diào)節(jié)控制；用飛輪、鋰電池和核電機(jī)組對(duì)網(wǎng)頻超大增向擾動(dòng)段進(jìn)行聯(lián)合承載一次調(diào)頻調(diào)節(jié)控制。

2.2 調(diào)頻控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

由飛輪、鋰電池和核電機(jī)組組成一次調(diào)頻控制系統(tǒng)（圖1），設(shè)立調(diào)頻三級(jí)執(zhí)行器，飛輪儲(chǔ)能作為第一級(jí)執(zhí)行器，鋰電池儲(chǔ)能作為第二級(jí)執(zhí)行器，核電機(jī)組作為第三級(jí)執(zhí)行器；在核電機(jī)組分散控制系統(tǒng)（Distributed Control System，DCS）中設(shè)立調(diào)頻分配控制器，調(diào)頻分配控制器采集區(qū)域網(wǎng)頻信號(hào)，經(jīng)過一次調(diào)頻邏輯分配運(yùn)算，輸出調(diào)頻分級(jí)指令。調(diào)頻一級(jí)指令送至第一級(jí)執(zhí)行器（飛輪儲(chǔ)能），調(diào)頻二級(jí)指令送至第二級(jí)執(zhí)行器（鋰電池儲(chǔ)能），調(diào)頻三級(jí)指令送至第三級(jí)執(zhí)行器（核電機(jī)組）。飛輪儲(chǔ)能功率控制器依據(jù)調(diào)頻一級(jí)指令信號(hào)進(jìn)行功率調(diào)節(jié)控制；鋰電池儲(chǔ)能能量控制器依據(jù)調(diào)頻二級(jí)指令信號(hào)進(jìn)行能量調(diào)節(jié)控制；核電機(jī)組負(fù)荷控制器依據(jù)調(diào)頻三級(jí)指令信號(hào)進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)控制。飛輪、鋰電池和核電機(jī)組對(duì)一次調(diào)頻控制響應(yīng)疊加和為核電機(jī)組對(duì)區(qū)域電網(wǎng)一次調(diào)頻指令輸出。

圖1 一次調(diào)頻控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.3 調(diào)頻參數(shù)設(shè)置定義

飛輪加鋰電池混合儲(chǔ)能技術(shù)輔助核電機(jī)組一次調(diào)頻控制，按一次調(diào)頻調(diào)差率5%、網(wǎng)頻死區(qū)±0.033 Hz進(jìn)行參數(shù)定義設(shè)置，滿足標(biāo)準(zhǔn)DL/T 1870《電力系統(tǒng)網(wǎng)源協(xié)調(diào)技術(shù)規(guī)范》中調(diào)差率4%～5%、死區(qū)≤0.08 Hz的要求。

定義設(shè)置網(wǎng)頻擾動(dòng)死區(qū)段、小擾動(dòng)段、大擾動(dòng)段、超大負(fù)向擾動(dòng)段、超大增向擾動(dòng)段的區(qū)間值。一次調(diào)頻網(wǎng)頻死區(qū)段定義為49.967～50.033 Hz；網(wǎng)頻小擾動(dòng)段區(qū)間定義為49.933～49.967 Hz 和50.033～50.067 Hz；網(wǎng)頻大擾動(dòng)段區(qū)間定義為49.767～49.933 Hz 和50.067～50.233 Hz；網(wǎng)頻超大負(fù)向擾動(dòng)定義為網(wǎng)頻小于49.767 Hz；網(wǎng)頻超大增向擾動(dòng)定義為網(wǎng)頻大于50.233 Hz。

定義設(shè)置第一、二、三級(jí)執(zhí)行器一次調(diào)頻最大調(diào)頻幅度值。第一級(jí)執(zhí)行器一次調(diào)頻最大調(diào)頻幅度為核電機(jī)組額定功率的1.36%（正負(fù)雙向）；第二級(jí)執(zhí)行器一次調(diào)頻最大調(diào)頻幅度為核電機(jī)組額定功率的6.64%（正負(fù)雙向）；第三級(jí)執(zhí)行器一次調(diào)頻最大調(diào)頻幅度為核電機(jī)組額定功率的2.68%（負(fù)向?yàn)?2.68%，正向?yàn)?%）。一次調(diào)頻調(diào)節(jié)負(fù)荷范圍為核電機(jī)組額定功率?10.68%～+8%，滿足標(biāo)準(zhǔn)DL/T 1870《電力系統(tǒng)網(wǎng)源協(xié)調(diào)技術(shù)規(guī)范》負(fù)荷調(diào)節(jié)幅度≥5%的要求。

2.4 調(diào)頻分級(jí)承載

網(wǎng)頻值在小擾動(dòng)定義區(qū)間，飛輪儲(chǔ)能作為第一級(jí)執(zhí)行器承載一次調(diào)頻控制，鋰電池儲(chǔ)能作為第二級(jí)執(zhí)行器、核電機(jī)組作為第三級(jí)執(zhí)行器不參與一次調(diào)頻控制。

網(wǎng)頻值在大擾動(dòng)定義區(qū)間，飛輪儲(chǔ)能作為第一級(jí)執(zhí)行器和鋰電池儲(chǔ)能作為第二級(jí)執(zhí)行器聯(lián)合承載一次調(diào)頻控制，其中飛輪儲(chǔ)能一次調(diào)頻動(dòng)作量為定義第一級(jí)執(zhí)行器調(diào)頻最大幅值（±1.36%Pe），核電機(jī)組作為第三級(jí)執(zhí)行器不參與一次調(diào)頻控制。

網(wǎng)頻值在超大負(fù)向擾動(dòng)定義區(qū)間，飛輪儲(chǔ)能作為第一級(jí)執(zhí)行器、鋰電池儲(chǔ)能作為第二級(jí)執(zhí)行器聯(lián)合承載一次調(diào)頻控制，其中飛輪儲(chǔ)能一次調(diào)頻動(dòng)作量為定義第一級(jí)執(zhí)行器調(diào)頻最大正向幅值（+1.36%Pe）、鋰電池儲(chǔ)能一次調(diào)頻動(dòng)作量為定義第二級(jí)執(zhí)行器調(diào)頻最大正向幅值（+6.64%Pe），核電機(jī)組作為第三級(jí)執(zhí)行器不參與一次調(diào)頻控制。

網(wǎng)頻值在超大增向擾動(dòng)定義區(qū)間，飛輪儲(chǔ)能作為第一級(jí)執(zhí)行器、鋰電池儲(chǔ)能作為第二級(jí)執(zhí)行器、核電機(jī)組作為第三級(jí)執(zhí)行器聯(lián)合承載一次調(diào)頻控制，其中飛輪儲(chǔ)能一次調(diào)頻動(dòng)作量為定義第一級(jí)執(zhí)行器調(diào)頻最大負(fù)向幅值（?1.36%Pe）、鋰電池儲(chǔ)能一次調(diào)頻動(dòng)作量為定義第二級(jí)執(zhí)行器調(diào)頻最大負(fù)向幅值（?6.64%Pe）。

2.5 構(gòu)建實(shí)施要點(diǎn)

利用本輔助調(diào)頻控制策略構(gòu)建一次調(diào)頻控制系統(tǒng)，應(yīng)將以下作為實(shí)施要點(diǎn)：1）按調(diào)頻分級(jí)指令為一次調(diào)頻負(fù)荷變動(dòng)指令值的定義，對(duì)各級(jí)一次調(diào)頻執(zhí)行器一次調(diào)頻控制邏輯進(jìn)行對(duì)應(yīng)性修改；2）選定調(diào)頻分配控制器的掃描運(yùn)算周期滿足一次調(diào)頻快速響應(yīng)的要求；3）調(diào)頻分配控制器采集的網(wǎng)頻信號(hào)精度滿足一次調(diào)頻控制要求；4）調(diào)頻一至三級(jí)指令信號(hào)實(shí)施多重冗余可靠設(shè)計(jì)；5）調(diào)頻分配控制器一次調(diào)頻控制邏輯組態(tài)正確。

3 實(shí)施應(yīng)用

3.1 要點(diǎn)實(shí)施分析

以核電330 MW 壓水堆核電機(jī)組為實(shí)施例，對(duì)飛輪加鋰電池儲(chǔ)能輔助核電機(jī)組調(diào)頻控制策略應(yīng)用實(shí)施進(jìn)行分析。

1）調(diào)頻執(zhí)行器邏輯修改。各級(jí)執(zhí)行器（飛輪儲(chǔ)能、鋰電池儲(chǔ)能、核電機(jī)組）原控制邏輯中一次調(diào)頻負(fù)荷變動(dòng)指令，通過網(wǎng)頻信號(hào)f減去設(shè)定值50 Hz 得出頻差值，經(jīng)“頻差—負(fù)荷”對(duì)應(yīng)函數(shù)p（x）生成?，F(xiàn)調(diào)頻分配控制器傳送給各執(zhí)行器調(diào)頻分級(jí)指令，為已計(jì)算后的負(fù)荷變動(dòng)指令，原一次調(diào)頻負(fù)荷變動(dòng)指令不符合輔助調(diào)頻控制策略要求［11?13］。

依據(jù)執(zhí)行器一次調(diào)頻邏輯修改方案（圖2），對(duì)執(zhí)行器一次調(diào)頻負(fù)荷變動(dòng)指令邏輯進(jìn)行修改，通過對(duì)切換器T設(shè)置邏輯True作用方式，屏蔽切換器的“N”支路的原調(diào)頻指令，使一次調(diào)頻指令恒選為切換器的“Y”支路的調(diào)頻分級(jí)指令Demand。

圖2 執(zhí)行器一次調(diào)頻邏輯修改方案

2）調(diào)頻分配控制器選定設(shè)置。在核電機(jī)組DCS中選定62 號(hào)控制器作為調(diào)頻分配控制器，為滿足一次調(diào)頻快速響應(yīng)及運(yùn)算要求，調(diào)頻分配控制器掃描運(yùn)算周期設(shè)置為50 ms。

3）網(wǎng)頻信號(hào)選取設(shè)置。網(wǎng)頻信號(hào)從電氣二次側(cè)變送器屏柜采集，以4～20 mA 標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)方式送至調(diào)頻分配控制器3塊模擬量輸入（Analog Input，AI）卡件上，AI 卡件通道采集周期設(shè)置為50 ms；3 路網(wǎng)頻信號(hào)在調(diào)頻分配控制器中經(jīng)信號(hào)判斷、邏輯選擇等系列運(yùn)算處理，得出調(diào)頻控制網(wǎng)頻信號(hào)f。

4）調(diào)頻分級(jí)指令信號(hào)設(shè)計(jì)。調(diào)頻一至三級(jí)指令從調(diào)頻分配控制器以4～20 mA 標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)，通過硬接線方式輸送3 路冗余信號(hào)到各一次調(diào)頻執(zhí)行器的控制器。

5）調(diào)頻分配控制器控制邏輯組態(tài)。按圖3 組態(tài)一次調(diào)頻分配控制邏輯，其中用網(wǎng)頻信號(hào)f減去設(shè)定值50 Hz 得出頻差值；頻差值經(jīng)函數(shù)（fx）計(jì)算出調(diào)頻一級(jí)指令分配系數(shù)，式（1）為（fx）表達(dá)式；經(jīng)函數(shù)g（x）計(jì)算出調(diào)頻二級(jí)指令分配系數(shù)，式（2）為g（x）表達(dá)式；經(jīng)函數(shù)h（x）計(jì)算出調(diào)頻三級(jí)指令分配系數(shù)，式（3）為h（x）表達(dá)式；各分配系數(shù)與核電機(jī)組額定功率值（330 MW）相乘，生成一次調(diào)頻一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)指令，并輸出至對(duì)應(yīng)執(zhí)行器；調(diào)頻一至三級(jí)指令相加產(chǎn)生調(diào)頻總指令，輸出至DCS數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)。

圖3 一次調(diào)頻分配控制邏輯方案

3.2 調(diào)頻動(dòng)作分析

在核電330 MW 機(jī)組應(yīng)用飛輪加鋰電池儲(chǔ)能輔助核電機(jī)組調(diào)頻控制策略，在不同網(wǎng)頻擾動(dòng)下，相應(yīng)一次調(diào)頻總指令、飛輪調(diào)頻指令、鋰電池調(diào)頻指令和核電機(jī)組調(diào)頻指令按表1所示。結(jié)合表1對(duì)控制策略一次調(diào)頻動(dòng)作進(jìn)行分析。

表1 核電330 MW機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作指令值

1）網(wǎng)頻死區(qū)內(nèi)擾動(dòng)。當(dāng)電網(wǎng)頻率在49.967～50.033 Hz 之間時(shí)，處于一次調(diào)頻動(dòng)作死區(qū)，一次調(diào)頻分配控制器輸出一次調(diào)頻一至三級(jí)指令值為零，飛輪儲(chǔ)能、鋰電池儲(chǔ)能、核電機(jī)組接收到一次調(diào)頻指令值為零，飛輪儲(chǔ)能、鋰電池儲(chǔ)能、核電機(jī)組一次調(diào)頻控制輸出為零，DCS顯示一次調(diào)頻輸出為零。

擾動(dòng)例：當(dāng)電網(wǎng)頻率為49.968 Hz 時(shí)，處于一次調(diào)頻動(dòng)作死區(qū)，一次調(diào)頻分配控制器輸出一次調(diào)頻一至三級(jí)指令值為零，飛輪儲(chǔ)能、鋰電池儲(chǔ)能、核電機(jī)組接收到一次調(diào)頻指令值為零，飛輪儲(chǔ)能、鋰電池儲(chǔ)能、核電機(jī)組一次調(diào)頻控制輸出為零，DCS 顯示一次調(diào)頻輸出為零。當(dāng)電網(wǎng)頻率為50.032 Hz 時(shí)，處于一次調(diào)頻動(dòng)作死區(qū)，一次調(diào)頻分配控制器輸出一次調(diào)頻一至三級(jí)指令值為零，飛輪儲(chǔ)能、鋰電池儲(chǔ)能、核電機(jī)組接收到一次調(diào)頻指令值為零，飛輪儲(chǔ)能、鋰電池儲(chǔ)能、核電機(jī)組一次調(diào)頻控制輸出為零，DCS 顯示一次調(diào)頻輸出為零。

2）網(wǎng)頻小擾動(dòng)。當(dāng)電網(wǎng)網(wǎng)頻在49.933～49.967 Hz和50.033～50.067 Hz 區(qū)間內(nèi)，核電一次調(diào)頻量由第一級(jí)執(zhí)行器（飛輪儲(chǔ)能）通過控制充放電量來(lái)完成。

擾動(dòng)例：當(dāng)電網(wǎng)頻率為49.934 Hz 時(shí)，一次調(diào)頻分配控制器輸出一次調(diào)頻一至三級(jí)指令，飛輪儲(chǔ)能功率控制器接收到一級(jí)調(diào)頻指令值為4.356 MW，飛輪儲(chǔ)能進(jìn)入放電狀態(tài)，對(duì)電網(wǎng)供電4.356 MW；鋰電池儲(chǔ)能能量管理控制器接收到二級(jí)調(diào)頻指令值為零；核電機(jī)組負(fù)荷控制器接收到三級(jí)調(diào)頻指令值為零；DCS顯示一次調(diào)頻輸出為4.356 MW。當(dāng)電網(wǎng)頻率為50.066 Hz 時(shí)，一次調(diào)頻分配控制器輸出一次調(diào)頻一至三級(jí)指令，飛輪儲(chǔ)能功率控制器接收到一級(jí)調(diào)頻指令值為?4.356 MW，飛輪儲(chǔ)能進(jìn)入充電狀態(tài)，從電網(wǎng)吸收4.356 MW；鋰電池儲(chǔ)能能量管理控制器接收到二級(jí)調(diào)頻指令值為零；核電機(jī)組負(fù)荷控制器接收到三級(jí)調(diào)頻指令值為零；DCS 顯示一次調(diào)頻輸出為?4.356 MW。

3）網(wǎng)頻大擾動(dòng)。當(dāng)電網(wǎng)網(wǎng)頻在49.767～49.933 Hz和50.067～50.233 Hz 區(qū)間內(nèi)，核電一次調(diào)頻量由第一級(jí)執(zhí)行器（飛輪儲(chǔ)能）和第二級(jí)執(zhí)行器（鋰電池儲(chǔ)能）控制通過充放電量來(lái)完成；其中第一級(jí)執(zhí)行器（飛輪儲(chǔ)能）調(diào)頻動(dòng)作量達(dá)到最大幅度4.488 MW。

擾動(dòng)例：當(dāng)電網(wǎng)頻率為49.9 Hz 時(shí)，一次調(diào)頻分配控制器輸出一次調(diào)頻一至三級(jí)指令，飛輪儲(chǔ)能功率控制器接收到一級(jí)調(diào)頻指令值為4.488 MW，飛輪儲(chǔ)能進(jìn)入放電狀態(tài)，對(duì)電網(wǎng)供電4.488 MW；鋰電池儲(chǔ)能能量管理控制器接收到二級(jí)調(diào)頻指令值為4.356 MW，鋰電池儲(chǔ)能進(jìn)入放電狀態(tài)，對(duì)電網(wǎng)供電4.356 MW；核電機(jī)組負(fù)荷控制器接收到三級(jí)調(diào)頻指令值為零；DCS顯示一次調(diào)頻輸出為8.844 MW。當(dāng)電網(wǎng)頻率為50.1Hz 時(shí)，一次調(diào)頻分配控制器輸出一次調(diào)頻一至三級(jí)指令，飛輪儲(chǔ)能功率控制器接收到一級(jí)調(diào)頻指令值為?4.488 MW，飛輪儲(chǔ)能進(jìn)入充電狀態(tài)，從電網(wǎng)側(cè)吸收4.488 MW；鋰電池儲(chǔ)能能量管理控制器接收到二級(jí)調(diào)頻指令值為?4.356 MW，鋰電池儲(chǔ)能進(jìn)入充電狀態(tài)，從電網(wǎng)側(cè)吸收4.356 MW；核電機(jī)組負(fù)荷控制器接收到三級(jí)調(diào)頻指令值為零；DCS顯示一次調(diào)頻輸出為?8.844 MW。

4）網(wǎng)頻超大負(fù)向擾動(dòng)。當(dāng)電網(wǎng)網(wǎng)頻小于49.767 Hz，核電一次調(diào)頻量由第一級(jí)執(zhí)行器（飛輪儲(chǔ)能）和第二級(jí)執(zhí)行器（鋰電池儲(chǔ)能）通過控制放電量來(lái)完成，第三級(jí)執(zhí)行器（核電機(jī)組）一次調(diào)頻動(dòng)作量為零；其中第一級(jí)執(zhí)行器（飛輪儲(chǔ)能）調(diào)頻動(dòng)作量達(dá)到最大升幅4.488 MW，第二級(jí)執(zhí)行器（鋰電池儲(chǔ)能）調(diào)頻動(dòng)作量達(dá)到最大升幅21.912 MW，一次調(diào)頻總輸出達(dá)到最大正向幅度26.4 MW。

擾動(dòng)例：當(dāng)電網(wǎng)頻率為49.717 Hz 時(shí)，一次調(diào)頻分配控制器輸出一次調(diào)頻一至三級(jí)指令，飛輪儲(chǔ)能功率控制器接收到一級(jí)調(diào)頻指令值為4.488 MW，飛輪儲(chǔ)能進(jìn)入放電狀態(tài)，對(duì)電網(wǎng)供電4.488 MW；鋰電池儲(chǔ)能能量管理控制器接收到二級(jí)調(diào)頻指令值為21.912 MW，鋰電池儲(chǔ)能進(jìn)入放電狀態(tài)，對(duì)電網(wǎng)供電21.912 MW；核電機(jī)組負(fù)荷控制器接收到三級(jí)調(diào)頻指令值為零；DCS顯示一次調(diào)頻輸出為26.4 MW。

5）網(wǎng)頻超大增向擾動(dòng)。當(dāng)電網(wǎng)網(wǎng)頻大于50.233 Hz，核電一次調(diào)頻量由第一級(jí)執(zhí)行器（飛輪儲(chǔ)能）、第二級(jí)執(zhí)行器（鋰電池儲(chǔ)能）和第三級(jí)執(zhí)行器（核電機(jī)組）來(lái)聯(lián)合完成；其中，第一級(jí)執(zhí)行器（飛輪儲(chǔ)能）調(diào)頻動(dòng)作量達(dá)到最大降幅4.488 MW，第二級(jí)執(zhí)行器（鋰電池儲(chǔ)能）調(diào)頻動(dòng)作量達(dá)到最大降幅21.912 MW。網(wǎng)頻大于或等于50.3 Hz，第三級(jí)執(zhí)行器（核電機(jī)組）調(diào)頻動(dòng)作量達(dá)到最大降幅8.844 MW，一次調(diào)頻總輸出達(dá)到最大負(fù)向幅度35.244 MW。

擾動(dòng)例：當(dāng)電網(wǎng)頻率為50.283 Hz 時(shí)，一次調(diào)頻分配控制器輸出一次調(diào)頻一至三級(jí)指令，飛輪儲(chǔ)能功率控制器接收到一級(jí)調(diào)頻指令值為?4.488 MW，飛輪儲(chǔ)能進(jìn)入充電狀態(tài)，從電網(wǎng)側(cè)吸收4.488 MW；鋰電池儲(chǔ)能能量管理控制器接收到二級(jí)調(diào)頻指令值為?21.912 MW，鋰電池儲(chǔ)能進(jìn)入充電狀態(tài)，從電網(wǎng)側(cè)吸收21.912 MW；核電機(jī)組負(fù)荷控制器接收到三級(jí)調(diào)頻指令值為?6.6 MW，核電機(jī)組降負(fù)荷6.6 MW，DCS 顯示一次調(diào)頻輸出為?33 MW。當(dāng)電網(wǎng)頻率為50.3 Hz 時(shí)，一次調(diào)頻分配控制器輸出一次調(diào)頻一至三級(jí)指令，飛輪儲(chǔ)能功率控制器接收到一級(jí)調(diào)頻指令值為?4.488 MW，飛輪儲(chǔ)能進(jìn)入充電狀態(tài)，從電網(wǎng)側(cè)吸收4.488 MW；鋰電池儲(chǔ)能能量管理控制器接收到二級(jí)調(diào)頻指令值為?21.912 MW，鋰電池儲(chǔ)能進(jìn)入充電狀態(tài)，從電網(wǎng)側(cè)吸收21.912 MW；核電機(jī)組負(fù)荷控制器接收到三級(jí)調(diào)頻指令值為?8.844 MW，核電機(jī)組降負(fù)荷8.844 MW；DCS 顯示一次調(diào)頻輸出為?35.244 MW。

4 實(shí)施效果

將飛輪、鋰電池和核電機(jī)組特性優(yōu)勢(shì)組合利用，投資少，實(shí)施操作簡(jiǎn)便，安全性高，使用壽命長(zhǎng)。

飛輪加鋰電池儲(chǔ)能可以安全的輔助完成一次調(diào)頻控制，并不受核電機(jī)組一次調(diào)頻安全閉鎖限制影響，很好滿足電網(wǎng)一次調(diào)頻要求［14?17］。

在網(wǎng)頻易擾動(dòng)工況（高頻次小擾動(dòng)）時(shí)，飛輪儲(chǔ)能很好承載一次調(diào)頻控制，反應(yīng)堆控制棒無(wú)須調(diào)頻動(dòng)作響應(yīng)，有效解決核電一次調(diào)頻時(shí)反應(yīng)堆控制棒多頻次動(dòng)作磨損大問題。

滿負(fù)荷工況下網(wǎng)頻負(fù)向擾動(dòng)，飛輪加鋰電池儲(chǔ)能進(jìn)行放電承擔(dān)完成一次調(diào)頻控制。針對(duì)性解決核電機(jī)組滿負(fù)荷工況下網(wǎng)頻低時(shí)無(wú)法進(jìn)行一次調(diào)頻的限制問題。

5 結(jié)語(yǔ)

用飛輪加鋰電池儲(chǔ)能輔助核電一次調(diào)頻控制策略，電網(wǎng)頻率擾動(dòng)時(shí)，飛輪儲(chǔ)能和鋰電池儲(chǔ)能通過充放電控制很好承擔(dān)完成機(jī)組一次調(diào)頻任務(wù)；發(fā)生電網(wǎng)頻率超大增向擾動(dòng)特殊工況時(shí)，需要發(fā)電機(jī)組降負(fù)荷時(shí)，飛輪儲(chǔ)能和鋰電池儲(chǔ)能將迅速進(jìn)行一次調(diào)頻控制，吸收電網(wǎng)負(fù)荷，同時(shí)核電機(jī)組將通過降負(fù)荷參與一次調(diào)頻控制，來(lái)最大程度維持電網(wǎng)穩(wěn)定。針對(duì)性解決核電機(jī)組現(xiàn)有一次調(diào)頻多重制約問題，提高了核電機(jī)組一次調(diào)頻品質(zhì)，提高了核電機(jī)組一次調(diào)頻的安全性和經(jīng)濟(jì)效益，很好滿足電網(wǎng)一次調(diào)頻的控制要求，有非常好的應(yīng)用推廣價(jià)值。