MW级飞轮阵列在新能源场站一次调频中的应用

doi:10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0397

储能科学与技术 ›› 2024, Vol. 13 ›› Issue (10): 3569-3578.doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0397

MW级飞轮阵列在新能源场站一次调频中的应用

张志国¹(), 王刚¹, 杨晶², 王书平¹, 刘东³, 饶武峰³

^1.国家电投集团河南电力有限公司技术信息中心，河南郑州 450001
^2.国电投坎德拉(北京)新能源科技有限公司，北京 102209
^3.坎德拉(深圳)新能源科技有限公司，广东深圳 518000

收稿日期:2024-05-06 修回日期:2024-07-26 出版日期:2024-10-28 发布日期:2024-10-30
通讯作者: 张志国 E-mail:zzg6565686@sina.com
作者简介:张志国（1982—），男，本科，高级工程师，研究方向为电厂化学与电力储能，E-mail：zzg6565686@sina.com。
基金资助:
国家电投集团B类科技项目(KYTC2020GX02)

Research on the application of MW-level flywheel array for primary frequency regulation in wind farms

Zhiguo ZHANG¹(), Gang WANG¹, Jing YANG², Shuping WANG¹, Dong LIU³, Wufeng RAO³

^1.SPIC Henan Electric Power Co. , Ltd. Technical Information Center, Zhengzhou 450001, Henan, China
^2.State Power Investment Candela (Shenzhen) New Energy Technology Co. , Ltd, Beijing 102209, China
^3.Candela (Shenzhen) New Energy Technology Co. , Ltd, Shenzhen 518000, Guangdong, China

Received:2024-05-06 Revised:2024-07-26 Online:2024-10-28 Published:2024-10-30
Contact: Zhiguo ZHANG E-mail:zzg6565686@sina.com

摘要/Abstract

摘要：

针对新能源场站一次调频技术的迫切需求，本工作研究了MW级飞轮阵列在此场景下的创新应用，设计了飞轮储能阵列系统集成接入方案，提出了飞轮储能阵列参与新能源场站一次调频控制策略，并在新能源场站主变低压侧(35 kV)独立接入了一套5 MW/175 kWh的飞轮阵列系统。为了全面验证该方案的可行性与性能优势，本工作实施了一系列的试验测试，涵盖单机充放电快速切换、频率阶跃扰动响应、防扰动性能校验以及一次调频死区测试等多个维度的工况试验。此外，结合现场长期运行的实时监测数据，综合分析表明，采用MW级飞轮阵列显著增强了新能源场站的一次调频能力，提高了系统响应速度。

关键词: 新能源场站, 一次调频, 飞轮储能, 飞轮阵列

Abstract:

This paper addresses the urgent need for primary frequency regulation technology in new energy power stations. It explores the innovative use of megawatt (MW)-scale flywheel arrays, designs an integration scheme for these flywheel energy storage systems, and proposes a control strategy for their application in primary frequency regulation within renewable energy power stations. A 5 MW/175 kWh flywheel array system has been independently connected to the low-voltage side (35 kV) of the main transformer in a renewable energy power station. To thoroughly validate the feasibility and performance advantages of this setup, a series of experimental tests have been conducted. These tests cover various aspects, including rapid switching between charging and discharging for a single unit, response to frequency step disturbances, anti-disturbance performance, and primary frequency regulation dead-zone testing. Furthermore, an analysis of long-term real-time monitoring data from the site reveals that the implementation of MW-scale flywheel arrays significantly improves the primary frequency regulation capability of renewable energy power stations, leading to a faster system response.

Key words: new energy station, primary frequency regulation, flywheel energy storage, flywheel array system

中图分类号:

TM 614

张志国, 王刚, 杨晶, 王书平, 刘东, 饶武峰. MW级飞轮阵列在新能源场站一次调频中的应用[J]. 储能科学与技术, 2024, 13(10): 3569-3578.

Zhiguo ZHANG, Gang WANG, Jing YANG, Shuping WANG, Dong LIU, Wufeng RAO. Research on the application of MW-level flywheel array for primary frequency regulation in wind farms[J]. Energy Storage Science and Technology, 2024, 13(10): 3569-3578.

图/表 13

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参考文献 10

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序号	系统规格	技术参数
1	额定功率	1000 kW
2	额定电量	35 kWh
3	输出电压	692 VAC
4	额定电压	1200 VDC
5	电压范围	1000～1500 VDC
6	恒功率充/放电时间	126 s
7	循环次数	＞1000万次
8	飞轮单元尺寸(Φ *H)	1200 mm*2160 mm
9	飞轮储能单元重量	9000 kg
10	通信接口	Ethernet、485、CAN
11	控制柜尺寸	2200 mm900 mm2200 mm
12	控制柜重量	1500 kg

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MW级飞轮阵列在新能源场站一次调频中的应用

Research on the application of MW-level flywheel array for primary frequency regulation in wind farms

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