ГОСТ Р 58092.3.1-2020 (IEC TS 62933-3-1:2018). Национальный стандарт Российской Федерации. Системы накопления электрической энергии (СНЭЭ). Проектирование и оценка рабочих параметров. Общие требования

5.5 Функциональные возможности СНЭЭ

 

5.5.1 Общие положения

5.5.1.1 При проектировании рассматривают несколько вариантов настройки подсистемы контроля и управления СНЭЭ. Не все СНЭЭ имеют указанные функциональные возможности, например те, которые не рассчитаны для работы в составе сети.

5.5.1.2 Типичные приложения СНЭЭ можно разделить на три класса (см. 4.2 ГОСТ Р 58092.2.1-2020).

Приложения СНЭЭ класса A: СНЭЭ обеспечивает поглощение или отдачу требуемой мощности в течение непродолжительного рабочего цикла (например, заряд и разряд СНЭЭ менее чем за 1 ч). Такими приложениями являются:

- регулирование частоты - СНЭЭ участвует в регулировании частоты электрического тока в энергосистеме при помощи отдачи и/или поглощения активной мощности в соответствии с заданной характеристикой регулирования;

- компенсация колебаний мощности - СНЭЭ стабилизирует колебания генерируемой мощности и мощности нагрузки;

- регулирование напряжения в узлах - СНЭЭ стабилизирует напряжение в узлах энергосистемы при помощи реактивной и активной мощностей;

- смягчение последствий снижения качества питания - СНЭЭ смягчает наведенные помехи в энергосистеме, такие как кратковременные прерывания, провалы напряжения, выбросы напряжения, гармоники напряжения и тока, переходные перенапряжения, быстрые изменения напряжения при помощи реактивной или активной мощности;

- компенсация реактивной мощности - СНЭЭ регулирует поток реактивной мощности в определенном сегменте электрической энергосистемы.

Приложение СНЭЭ класса B: СНЭЭ обеспечивает поглощение или отдачу требуемой мощности в течение длительного рабочего цикла (например, заряд и разряд СНЭЭ более чем за 1 ч). Таким приложением является:

- срезание/смещение пиковых нагрузок - СНЭЭ отдает накопленную энергию в период пикового потребления мощности нагрузкой или поглощает избыток вырабатываемой источниками энергии. СНЭЭ, выполняющая это приложение, способствует повышению эффективности электрических станций и электрических сетей.

Приложение СНЭЭ класса C: СНЭЭ обеспечивает отдачу электрической мощности переменного тока в энергосистему во время аварийного режима при отсутствии внешнего источника питания. Таким приложением является:

- бесперебойное питание - СНЭЭ отдает в электрическую сеть территории, технологически не связанной с энергосистемой или выделенную на изолированную работу часть энергосистемы, мощность переменного тока, необходимую для работы ответственных систем в течение заданного периода времени, в соответствии с технической спецификацией на систему. Таким образом, применение СНЭЭ может снизить риск массовых отключений.

Для обеспечения требуемой функциональности в ТПН может возникнуть необходимость совмещения приложений с различной продолжительностью работы СНЭЭ.

СНЭЭ, подключенная к электрической сети, может влиять на качество электроэнергии в ТПН, на надежность и бесперебойность электроснабжения, а также может изменить ток повреждения. Поэтому следует учитывать требования к качеству электроэнергии, надежности и безопасности.

5.5.1.3 Способность СНЭЭ покрывать пиковые нагрузки, а также принимать избыток мощности от ВИЭ повышает надежность электроснабжения.

5.5.1.4 Для обеспечения устойчивости энергосистемы по запросу субъекта оперативно-диспетчерского управления заказчик СНЭЭ должен предоставить информацию о значениях следующих параметров:

- время отклика;

- скорость изменения выходной переменной;

- токи подпитки точки короткого замыкания;

- способность поддержания напряжения в случае перенапряжения, прерывания или провала напряжения в сети;

- характеристика регулирования P(f);

- способность регулирования Q(U).

Для всех характеристик должны быть указаны фактические значения отклика системы [см. ГОСТ Р 58092.2.1-2020 (пункт 5.2.5)]. СНЭЭ должна удовлетворять действующим на территории Российской Федерации требованиям по обеспечению устойчивости энергосистем.

Подсистема накопления энергии обеспечивает основную функциональность СНЭЭ, как правило, это способность накопления энергии и обмена активной входной и выходной мощностью в основной ТПН. Если подсистема накопления энергии не может обеспечить процессы заряда или разряда, СНЭЭ может продолжать предоставлять электрической сети услуги, не требующие значительной активной входной или выходной мощности в основной ТПН.

5.5.1.5 Нормальное функционирование подключенной к электрической сети СНЭЭ не должно влиять на показатели качества электроэнергии.

5.5.2 Принцип работы подсистемы контроля и управления

Существуют различные режимы работы, которые можно применить для управления СНЭЭ (см. рисунки 5 - 10 и таблицу 2). В подсистеме управления СНЭЭ не обязательно должны быть реализованы все указанные режимы работы. Выбор необходимых режимов работы СНЭЭ определяется ее приложением. На рисунке 5 приведен пример возможных рабочих режимов СНЭЭ.

 

 

Рисунок 5 - Пример рабочих режимов СНЭЭ

 

5.5.3 Регулирование частоты энергосистемы

В режиме регулирования частоты СНЭЭ поддерживает частоту электрической сети, используя часть или всю свою активную мощность. В случае активации данного режима СНЭЭ для поддержания устойчивости энергосистемы должна быть способна в автоматическом режиме сформировать регулирующее воздействие по активной мощности в ответ на отклонение частоты.

Указанный режим регулирования частоты энергосистемы должен быть частью процесса управления энергосистемой на основании требований соответствующих стандартов. Заказчик должен задать в контроллере системы следующую информацию о режиме:

1 - доля нормированной активной мощности (в процентах), зарезервированная для поддержания требуемой частоты;

2 - алгоритм поддержания частоты, в соответствии с которым работает система.

Остальные режимы работы СНЭЭ может выполнять одновременно, если не достигнуты ограничения по нормированной мощности и энергии.

В случае активации данного режима СНЭЭ должна быть способна сформировать регулирующее воздействие по активной мощности в ответ на отклонение частоты с заданным статизмом, а также в случае изменения частоты выше (или ниже) заданного порога по частоте.

На рисунке 6 приведен пример характеристики автоматического регулирования активной мощности при изменении частоты в ТПН.

 

 

Рисунок 6 - Пример алгоритма P(f)

 

Примечание - Ширина зоны нечувствительности может быть задана равной 0 мГц.

 

Для предотвращения отключения из-за действия защиты от повышения частоты при разряде или от понижения частоты при заряде в СНЭЭ должен быть реализован режим регулирования, позволяющий уменьшать/увеличивать отдачу активной мощности в зависимости от отклонения частоты. Активация такого режима регулирования не должна вызывать ступенчатое или колебательное изменение выходной мощности.

5.5.4 Выделение на изолированную работу при аварии и возможность пуска из полностью обесточенного состояния

Выделение на изолированную работу при аварии относят к режимам формирования автономной энергосистемы (см. рисунок 5): при активации этого режима регулирования СНЭЭ должна быть способна обеспечить постоянство напряжения и частоты локальной сети, включающей как нагрузку, так и источники электроэнергии. Режим выделения на изолированную работу может быть как процедурой восстановления после отключения сети (пуск из полностью обесточенного состояния), так и преднамеренным отключением локальной электрической сети от основной энергосистемы. Рабочие характеристики системы при пуске из полностью обесточенного состояния указаны в ГОСТ Р 58092.2.1.

5.5.5 Ограничение активной мощности

В режиме ограничения активной мощности СНЭЭ должна быть способна уменьшить свою активную мощность до уставки, заданной субъектом ОДУ. Уставка должна быть осуществима во всем рабочем диапазоне СНЭЭ. СНЭЭ должна выполнять требования по ограничению активной мощности настолько быстро, насколько это технически возможно.

5.5.6 Ручное регулирование активной мощности

В режиме ручного регулирования активной мощности контроллер системы должен установить и поддерживать уставку активной входной/выходной мощности в основной ТПН. При данной уставке мощности система должна функционировать до получения сигнала отмены или до завершения работы. Пример ручного режима регулирования активной выходной мощности приведен на рисунке 7.

 

 

Рисунок 7 - Пример ручного регулирования

активной выходной мощности в основной ТПН

 

5.5.7 Программируемое регулирование активной мощности

В режиме программируемого регулирования активной мощности система должна автоматически функционировать в соответствии с порядком операций, заранее определенным для этого режима работы. Пример программы предварительно определенных значений активной входной и выходной мощности и времени пуска приведен в таблице 2 и на рисунке 8.

 

Таблица 2

 

Пример суточного рабочего графика

 

Время пуска	Мощность, кВт		Время пуска	Мощность, кВт
9:00	Режим ожидания	0	13:00	Выходная	2000
10:00	Выходная	1000	16:00	Выходная	1500
18:00	Режим ожидания	0	7:00	Режим ожидания	0
20:00	Входная	2400

 

 

Рисунок 8 - Пример суточного рабочего графика в основной ТПН

 

5.5.8 Режим автоматического следования за нагрузкой

Режим автоматического следования за нагрузкой изменяет выходную мощность автоматически в зависимости от изменения нагрузки, благодаря чему СНЭЭ способна покрывать пиковые нагрузки. Пример выдачи СНЭЭ мощности 2000 кВт приведен на рисунке 9.

Примечание - Если нагрузка превышает уставку, СНЭЭ отдает мощность, соответствующую значению превышения.

 

 

Рисунок 9 - Пример покрытия пиковых нагрузок

 

5.5.9 Режимы регулирования мощности для поддержания напряжения в электрической сети

5.5.9.1 При подключении к электрической сети СНЭЭ должна быть способна работать в одном из режимов компенсации реактивной мощности. Эти режимы компенсации реактивной мощности для поддержания уровня напряжения в электрической сети взаимоисключающие; единовременно может быть активирован только один режим. Возможные режимы регулирования:

- режим поддержания заданного значения;

- режим регулирования в зависимости от уровня напряжения;

- режим регулирования в зависимости от изменения активной мощности;

- режим снижения активной мощности в зависимости от уровня напряжения.

5.5.9.2 СНЭЭ должна быть способна работать в двух режимах поддержания заданных значений: режим поддержания заданного значения реактивной мощности Q и режим поддержания заданного значения . При активации одного из них СНЭЭ должна контролировать значение выходной реактивной мощности или в соответствии с уставкой, заданной в блоке управления СНЭЭ, или сигналом дистанционного управления.

5.5.9.3 СНЭЭ должна быть способна работать в двух разных режимах регулирования в зависимости от уровня напряжения: Q(U) и . При активации одного из них СНЭЭ должна соответственно регулировать выходную реактивную мощность или на выходе в зависимости от уровня напряжения.

Для каждого из этих, зависящих от уровня напряжения режимов регулирования должна быть предусмотрена возможность настройки работы при минимальном и максимальном значении. Регуляторные характеристики, как показано на рисунке 10, представлены кусочно-линейной функцией и должны иметь возможность изменения угла наклона. Помимо этого, в систему управления СНЭЭ должны быть включены следующие опции с соответствующими параметрами:

- возможность настройки динамики управления;

- возможность выбора одного из двух режимов для ограничения реактивной мощности при низкой активной мощности (в каждый момент времени может быть использован только один режим);

- регулирование , с возможностью изменения верхнего и нижнего пределов (например, в диапазоне 0 - 0,95);

- регулирование Q(U), с возможностью активации и деактивации в пределах рабочего диапазона активной мощности СНЭЭ.

 

 

Примечание - Красные, серые и синие линии обозначают три возможных режима регулирования.

 

Рисунок 10 - Пример типовой характеристики

регулирования [3], [4]

 

5.5.9.4 СНЭЭ должна быть способна работать в двух разных режимах регулирования активной мощности; Q(P) и . При активации одного из них СНЭЭ должна быть способна регулировать выдачу реактивной мощности или на выходе в зависимости от изменения выходной активной мощности.

Для каждого из этих режимов регулирования должна быть предусмотрена настраиваемая кусочно-линейная функция с ограничениями по минимальному и максимальному значению, как показано на рисунке 10.

Изменение выходной активной мощности должно приводить к корректировке величин Q или согласно уставке. Отклик на новое значение Q или соответствующее значение должен быть настолько быстрым, насколько это технически возможно, чтобы изменение реактивной мощности соответствовало возможному изменению активной мощности.

5.5.9.5 Для предотвращения отключения из-за защиты от повышения напряжения при выдаче активной мощности или защиты от понижения напряжения при отборе активной мощности в СНЭЭ должен быть реализован режим регулирования, позволяющий уменьшать/увеличивать выдачу активной мощности в зависимости от отклонения напряжения. Активация такого режима регулирования не должна вызывать ступенчатое или колебательное изменение выходной мощности.