用于火电机组控制和储能状态管理的联合调频协调控制方法、系统、计算机设备及存储介质与流程

专利2025-03-01  36


本技术涉及火力发电机组的,尤其是涉及一种用于火电机组控制和储能状态管理的联合调频协调控制方法、系统、计算机设备及存储介质。


背景技术:

1、在电力系统中,频率稳定是保证电能品质的重要指标之一,而火电机组在电力系统调频中承担着重要任务。

2、自动发电控制( automatic generationcontrol,agc)可以辅助火电机组响应频率调节,但火电机组存在惯性响应现象,不能准确跟踪电网所述agc指令的响应状态,调频精度较低,对短时调频具有较大的局限性,且agc频繁调节直接增加了火电机组设备的损耗,降低机组运行寿命。相较于火电机组,储能系统调频的优势更加明显,将储能系统应用在自动发电控制中具有双向调节、爬坡速度快、功率响应准确、响应速度快等优点,可以有效控制区域电网联络线功率和电网频率,减少常规调频机组故障和磨损。

3、但针对储能参与电力系统调频的研究表明,储能系统频繁充放或过充过放的现象都会影响电池的荷电状态(state of charge,soc),降低电池的使用寿命,增加投资成本。储能只是起到补偿偏差的作用,并没有起到深度协同的作用;其次,在实际的生产运营过程中,火电机组的变负荷成本、电池管理成本和管理电池状态等也十分重要;这使得实际运行系统中,出现储能电池提前退役、机组事故多发、无法长时间响应agc指令等问题,因此需要改进。


技术实现思路

1、为了实现火电机组、储能装置的深度协调控制,提高联合机组整体响应水平和延长储能系统的使用寿命,保证火储联合系统对agc指令的长期响应能力,本技术提供了一种用于火电机组控制和储能状态管理的联合调频协调控制方法、系统、计算机设备及存储介质。

2、本技术通过以下技术方案得以实现的:

3、一种用于火电机组控制和储能状态管理的联合调频协调控制方法,包括步骤:

4、获取agc指令 p agc和此时机组有功功率 p act,计算功率偏差;

5、判断所述功率偏差是否越过死区;

6、若所述功率偏差越过死区,采集储能系统和火电机组的状态信息,所述状态信息包括储能系统总体soc状态 s e、所述火电机组主蒸汽压力 p v;

7、基于所获取的所述状态信息,计算所述火电机组的参数信息,并向所述火电机组的协调控制系统发送变负荷速率指令和机组目标功率指令,所述参数信息包括变负荷速率和机组目标功率;

8、获得所述储能系统各单元的soc,计算所述储能系统的出力功率、储能出力单元和出力顺序;

9、当所述火电机组达到agc指令中规定的负荷后,根据所述储能系统的所述soc状态 s e、所述火电机组状态信息和所述agc指令控制所述储能系统的充放电。

10、可选的,所述获取agc指令 p agc和此时机组有功功率 p act,计算功率偏差中,包括:

11、所述功率偏差的计算公式为:。

12、可选的,所述若所述功率偏差越过死区,采集储能系统和火电机组的状态信息,包括:

13、判断所述功率偏差是否大于储能系统的最大充放电功率pbm,如果>pbm,所述储能系统以pbm为目标响应功率;如果<pbm,所述储能系统以为目标响应功率。

14、可选的,所述基于所获取的所述状态信息,计算所述火电机组的参数信息,并向所述火电机组的协调控制系统发送变负荷速率指令和机组目标功率指令,所述参数信息包括变负荷速率和机组目标功率;包括:

15、通过预存的汽轮机滑压运行曲线,计算火电机组目标主蒸汽压力 p v,根据主蒸汽压力偏差、负荷偏差和储能系统总体soc状态偏差,采用模糊算法计算火电机组负荷变化率 v g,根据预存的储能历史充放电里程计算出储能容量衰减系数和真实soc状态;

16、计算所述储能系统本次agc指令调节过程结束时的soc状态 s ee;

17、若计算出的 s ee在所述储能系统的soc约束范围内,则所述储能系统正常出力;

18、若是在所述agc指令调节过程中所述 s ee不满足储能soc约束,将所述火电机组负荷变化率修改为预设的允许的最大值 v m,并重新计算所述储能系统本次所述agc指令调节过程结束时的soc状态 s em;

19、若所述 s em不满足储能soc约束,则将所述agc指令和所述火电机组负荷变化率 v m发送给所述火电机组协调控制系统,所述储能系统以功率偏差响应此次agc指令调节;

20、当储能达到soc下限或满足响应时间,结束所述储能系统的agc响应过程,等待所述 s em满足所述储能系统的soc约束。

21、可选的,所述获得所述储能系统各单元的soc,计算所述储能系统的出力功率、储能出力单元和出力顺序;包括:

22、根据所述储能系统的每个储能单元储能的真实容量 s er,判断 s er是否大于或等于储能单元的目标soc,以将储能单元分为两类,记为ⅰ类储能单元和ⅱ类储能单元;

23、计算储能单元距离目标soc值的偏移电量 c bd,根据各储能单元的 c bd值的大小顺序,对储能进行编号,正值ⅰ类储能的编号为1- n m, n m为ⅰ类储能的数量,负值ⅱ类储能的编号为 n m+1- n tot, n tot为储能总数量。

24、可选的,所述获得所述储能系统各单元的soc,计算所述储能系统的出力功率、储能出力单元和出力顺序;还包括:

25、当计算出储能总功率时,控制ⅰ类储能单元和ⅱ类储能单元中的任一类储能单元充放电,包括降负荷时控制ⅰ类储能单元充电,升负荷时控制二类储能单元放电;

26、其中,储能单元的充放电功率根据各储能单元的 c bd进行分配,当ⅰ类储能单元和ⅱ类储能单元中的任一类储能单元判定无法承担储能总功率指令时,控制另一类储能单元开始充放电。

27、可选的,所述当所述火电机组达到agc指令中规定的负荷后,根据所述储能系统的所述soc状态 s e、所述火电机组状态信息和所述agc指令控制所述储能系统的充放电,包括:

28、在所述火电机组负荷到达所述agc指令之后,若未接收到新的所述agc指令,根据读取的储能系统总储能状态 s e,当储能soc在预设的健康范围内时,储能系统不动作;

29、当所述储能系统的soc低于所述健康范围的下限,且所述火电机组的实际功率大于所述agc指令时,储能进行充电;

30、当所述储能系统的soc高于所述健康范围上限,且所述火电机组实际功率小于所述agc指令时,储能进行放电。

31、本技术通过以下技术方案得以实现的:

32、一种用于火电机组控制和储能状态管理的联合调频协调控制系统,用于执行一种用于火电机组控制和储能状态管理的联合调频协调控制方法。

33、本技术通过以下技术方案得以实现的:

34、一种计算机设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种用于火电机组控制和储能状态管理的联合调频协调控制方法的步骤。

35、本技术通过以下技术方案得以实现的:

36、一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种用于火电机组控制和储能状态管理的联合调频协调控制方法的步骤。

37、综上所述,本技术包括以下至少一种有益技术效果:

38、1.本发明包括获取agc指令和此时机组有功功率,计算功率偏差,判断偏差是否越过死区;采集此时火电机组有功功率、储能系统soc状态、火电机组主蒸汽压力等状态信息,计算火电机组变负荷速率、火电机组目标功率、储能系统的出力功率、储能系统的出力单元和出力顺序;火电机组达到agc指令负荷后,根据储能系统的soc状态,实现储能系统的soc长时间保持健康状态。本发明基于电网agc指令、火电机组状态、储能系统状态实现火电机组、储能装置的深度协调控制,提高联合机组整体响应水平和延长储能系统的使用寿命,提升火储联合系统对agc指令的长期响应能力;

39、2.计算机组负荷变化率 v g;结合储能系统soc状态,根据储能系统的历史充放电里程计算出储能真实可用状态 s er,预测储能系统本次agc指令调节过程结束时的 s ee;并在此基础上优化火电机组的负荷变化率,判断储能系统的动作时机与功率指令。实现火电机组与储能系统的深度协调控制,提高火储联合系统对于agc指令的响应质量。

40、3.根据每个储能单元的历史充放电里程计算出储能真实可用容量,按照设置储能系统的目标soc进行分类并编号,避免了因储能系统的实际容量与额定容量相差过大造成分配结果不准确的情况;响应协调控制储能系统的功率时,智能选择输出的储能单元和对应的充放电功率,实现储能功率的合理分配和储能单元的soc均衡;在机组负荷到达agc指令之后,智能计算火电机组补充功率和持续时间,维持储能系统的soc在设定的健康范围值附近,保证火电、储能联合系统对agc指令的长期响应能力。


技术特征:

1.一种用于火电机组控制和储能状态管理的联合调频协调控制方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种用于火电机组控制和储能状态管理的联合调频协调控制方法,其特征在于,所述获取agc指令pagc和此时机组有功功率pact,计算功率偏差中,包括:

3.根据权利要求1所述的一种用于火电机组控制和储能状态管理的联合调频协调控制方法,其特征在于,所述若所述功率偏差越过死区,采集储能系统和火电机组的状态信息,包括:

4.根据权利要求1所述的一种用于火电机组控制和储能状态管理的联合调频协调控制方法,其特征在于,所述基于所获取的所述状态信息,计算所述火电机组的参数信息,并向所述火电机组的协调控制系统发送变负荷速率指令和机组目标功率指令,所述参数信息包括变负荷速率和机组目标功率;包括:

5.根据权利要求4所述的一种用于火电机组控制和储能状态管理的联合调频协调控制方法,其特征在于,所述获得所述储能系统各单元的soc,计算所述储能系统的出力功率、储能出力单元和出力顺序;包括:

6.根据权利要求5所述的一种用于火电机组控制和储能状态管理的联合调频协调控制方法,其特征在于,所述获得所述储能系统各单元的soc,计算所述储能系统的出力功率、储能出力单元和出力顺序;还包括:

7.根据权利要求1所述的一种用于火电机组控制和储能状态管理的联合调频协调控制方法,其特征在于,所述当所述火电机组达到agc指令中规定的负荷后,根据所述储能系统的所述soc状态se、所述火电机组状态信息和所述agc指令控制所述储能系统的充放电,包括:

8.一种用于火电机组控制和储能状态管理的联合调频协调控制系统,其特征在于,用于执行如权利要求1至7任一所述的一种用于火电机组控制和储能状态管理的联合调频协调控制方法。

9.一种计算机设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述一种用于火电机组控制和储能状态管理的联合调频协调控制方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述一种用于火电机组控制和储能状态管理的联合调频协调控制方法的步骤。


技术总结
本申请涉及一种用于火电机组控制和储能状态管理的联合调频协调控制方法、系统、计算机设备及存储介质,其包括获取AGC指令P<subgt;AGC</subgt;和此时机组有功功率P<subgt;ACT</subgt;,计算功率偏差;若功率偏差越过死区,采集储能系统和火电机组的状态信息,计算火电机组的参数信息,并向火电机组的协调控制系统发送变负荷速率指令和机组目标功率指令,获得储能系统各单元的SOC,计算储能系统的出力功率、储能出力单元和出力顺序;当火电机组达到AGC指令中规定的负荷后,控制储能系统的充放电。本申请实现火电机组、储能装置的深度协调控制,提高联合机组整体响应水平和延长储能系统的使用寿命,提高对AGC指令的长期响应能力。

技术研发人员:李帆,郑重,宾谊沅,倪宏伟,王锡辉,王志杰,王志鹏,邱靖,祝友兵,张龙
受保护的技术使用者:湖南省湘电试验研究院有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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