发明内容
基于上述问题,本发明实施例公开了一种储能系统出力超调抑制的控制方法及装置,以对储能系统出力超调进行抑制,从而更精确的控制发电机组与储能系统合并出力,提升对电网AGC指令的响应效果。技术方案如下:
第一方面,本发明实施例提供了一种储能系统出力超调抑制的控制方法,应用于电力系统中的储能系统,其中,所述储能系统与发电机组并联运行;所述方法包括:
按照设定采样频率,周期性采集发电机组的出力以及电网AGC指令;
依据所述电网AGC指令信息,判断AGC指令更新状态;
依据所述AGC指令跟新状态,判断系统所处AGC调节区间,进而在不同区间确定不同的储能系统补偿系数;
基于所述储能系统补偿系数,以及在当前采样时刻所采集的发电机组出力和电网AGC指令,确定所述储能系统的储能系统出力指令,并控制所述储能系统响应所述储能系统出力指令;
其中,所述储能系统出力指令中携带有出力值,所述储能系统出力指令所携带的出力值=储能系统补偿系数*(在当前采样时刻所采集的电网AGC指令所携带的出力指令值-在当前采样时刻所采集的发电机组出力值)。
优选的,所述AGC指令更新状态判断如下:
记录当前采样时刻所采集的电网AGC指令所携带的出力指令值为A1,记录前一拍采样时刻所采集的电网AGC指令所携带的出力指令值为A0;
判断AGC指令是否发生更新:如abs(A1-A0)小于设定阀值D,则判定AGC指令未发生更新;如abs(A1-A0)大于设定阀值D,则判定AGC指令发生更新,记录当前时刻为AGC指令更新时刻,记录abs(A1-A0)为AGC指令更新幅度。
其中abs(A1-A0)为取绝对值运算。
优选的,基于所述的AGC指令更新状态,确定储能系统补偿系数如下:
计算AGC指令更新时间间隔=当前时刻-AGC指令更新时刻;
计算AGC调节趋势量=发电机组基础调节速率*AGC指令更新时间间隔;
判断当前时刻系统所处的AGC调节区间如下:如(储能系统额定功率值+AGC调节趋势量)<AGC指令更新幅度,判定系统处于AGC调节区间一;如(储能系统额定功率值+AGC调节趋势量)>AGC指令更新幅度,且AGC调节趋势量<(AGC指令更新深度-稳态偏差),判定系统处于AGC调节区间二;如AGC调节趋势量>(AGC指令更新深度-稳态偏差),判定系统处于AGC调节区间三;
基于当前时刻系统所处的AGC调节区间,确定储能系统补偿系数如下:系统处于AGC调节区间一,则储能系统补偿系数为k1;系统处于AGC调节区间二,则储能系统补偿系数为k2;如系统处于AGC调节区间三,则储能系统补偿系数为k3。
第二方面,本发明实施例还提供了一种储能系统出力超调控制装置,应用于电力系统中的储能系统,其中,所述储能系统与发电机组并联运行;所述装置包括:
采集模块,用于按照设定采样频率,周期性采集发电机组出力,以及电网AGC指令;
AGC指令更新判断模块,用于依据所述电网AGC指令,判断AGC指令更新状态;
储能系统补偿系数确定模块,用于依据所述的AGC指令更新状态,确定当前时刻系统所处的AGC调节区间,进而确定储能系统补偿系数;
出力指令确定模块,用于基于所述储能系统补偿系数,以及在当前采样时刻所采集的发电机组出力值与电网AGC指令,确定所述储能系统的储能系统出力指令;
指令响应模块,用于控制所述储能系统响应所述储能系统出力指令;
其中,所述储能系统出力指令中携带有出力值,所述储能系统出力指令所携带的出力值=储能系统补偿系数*(在当前采样时刻所采集的电网AGC指令所携带的出力值-在当前采样时刻所采集的发电机组出力值)。
本发明实施例中,按照设定采样频率,周期性采集发电机组出力和电网AGC指令;依据AGC指令信息,判断AGC指令更新状态,进而确定储能系统补偿系数;基于该储能系统补偿系数,以及在当前采样时刻所采集的发电机组出力和电网AGC指令,确定该储能系统的储能系统出力指令,并控制该储能系统响应该储能系统出力指令;其中,该储能系统出力指令中携带有出力值,该储能系统出力指令所携带的出力值=储能系统补偿系数*(在当前采样时刻所采集的电网AGC指令所携带的出力值-当前采样时刻所采集的发电机组出力值)。可见,本方案中,判断和确定AGC指令更新状态,进而确定系统所处的AGC调节区间,在不同区间选择不同的储能系统补偿系数,基于该储能系统补偿系数,以及在当前采样时刻所采集的发电机组出力和电网AGC指令,确定该储能系统的储能系统出力指令。在超调可能性较大的区间,降低储能系统的补偿力度,以此实现了在储能系统与发电机组协调响应电网AGC指令的过程中,对储能系统出力超调的抑制,从而更精确的控制发电机组与储能系统合并出力,提升对电网AGC指令的响应效果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
由于发电机组出力变化将导致储能系统出力变化,而针对于响应同一电网AGC指令而言,从发电机组实际出力变化时刻到储能系统出力变化被测量到的时刻期间,会发生一系列动作:储能系统监测到发电机组出力变化,计算储能系统出力指令,输出该出力指令并实际控制储能系统出力,直至储能系统出力变化被测量到。其中,各环节延迟累计可达数秒,这就造成储能系统的出力输出时刻落后于对应的发电机组的出力输出时刻,从而造成储能系统动态补偿电网AGC指令过程中的超调。
因此,为了对储能系统出力超调进行抑制,从而更精确的控制发电机组与储能系统合并出力,提升对电网AGC指令的响应效果,本发明实施例提供了一种储能系统出力超调抑制的控制方法及装置。
下面首先对本发明实施例所提供一种储能系统出力超调抑制的控制方法进行介绍。
需要说明的是,本发明实施例所提供的一种储能系统出力超调抑制的控制方法应用于电力系统中的储能系统,其中,该储能系统与发电机组并联运行。其中,发电机组可以包括:火电机组、水电机组、风力发电机组或燃气轮机组等,储能系统的储能模块可以包括锂电池、液流电池等电化学储能模块,飞轮、压缩空气等物理储能模块,以及电容、超级电容或超导储能等;而储能系统在发电机组端的应用可以包括:AGC应用、调频应用、机组出力补偿应用、旋转备份应用等各种功率调度类应用;并且,储能系统在发电机端的接入点可以包括:在发电机出线端封闭母线到升压变压器低压侧指间所有满足容量需求的可行接入点(如:发电机机端母线、升压变低压侧等),以及升压变压器高压侧到电厂变电站内满足容量需求的可行接入点,当然并不局限于此。
需要说明的是,实现该本发明实施例所提供的储能系统出力超调抑制的控制方法的功能软件可以置于储能系统内部,此时,该储能系统可以直接被控制,当然并不局限于此。
如图1所示,一种储能系统出力超调抑制的控制方法,可以包括:
S101,按照设定采样频率,周期性采集发电机组的出力值,以及电网AGC指令;
其中,由于发电机组AGC运行过程中,发电机组实时接收电网AGC指令,并控制发电机组出力跟随电网AGC指令,因此,发电机组AGC运行过程中,电网AGC指令与发电机组的出力值为实时变化量;而为了快速精确的补偿发电机组的出力与电网AGC指令间的偏差,在发电机组与储能系统协调动作过程中,储能系统需要按照设定采样频率,周期性采集发电机组的出力值,以及电网AGC指令。其中,所述的设定采样频率可以根据实际应用场景进行设定,例如:每间隔1s进行一次采集动作,或者,每间隔1.5s进行一次采集动作,这都是合理的。
需要说明的是,发电机组在AGC运行过程中其出力跟随AGC指令变化而变化。通常状态下,在发电机组出力跟踪AGC指令的过程中,发电机组的出力变化速率随跟踪误差的减小而减小,即在AGC指令更新变化的时刻,发电机出力迅速变化,以快速跟上AGC指令的变化;随后发电机组出力逐渐接近AGC指令时,发电机组逐渐进入稳态,发电机组出力变化速率迅速降低。
S102,依据电网AGC指令信息,判断AGC指令更新状态;
其中,AGC指令更新状态判断当前时刻是否发生AGC指令更新,如是则记录当前时刻为AGC指令更新时刻,记录AGC变化幅值为AGC指令更新幅度,详细的AGC指令更新状态判断方法在随后说明。
S103,基于该AGC指令更新状态,判断系统当前时刻所处的AGC调节区间,进而确定储能系统补偿系数;
其中,根据发电机组更新状态,确定系统处于三个AGC调节区间的其中一个,进而根据系统所处的不同AGC调节区间选择不同的储能系统补偿系数。详细的AGC调节区间判断方法,以及不同区间内储能系统补偿系数设定方法在随后说明。
S104,基于该储能系统补偿系数,以及在当前采样时刻所采集的发电机组出力和电网AGC指令,确定该储能系统的储能系统出力指令;
S105,控制该储能系统响应该储能系统出力指令。
在确定AGC指令更新状态,进而确定系统所处的AGC调节区间,并确定储能系统补偿系数后,基于该储能系统补偿系数,以及当前采样时刻所采集的发电机组出力和电网AGC指令,确定该储能系统的出力指令。
其中,该储能系统出力指令中携带有出力值,该储能系统出力指令所携带的出力值=储能系统补偿系数*(在当前采样时刻所采集的电网AGC指令所携带的出力值-当前采样时刻所采集的发电机组出力值)。
本发明实施例中,按照设定采样频率,周期性采集发电机组出力和电网AGC指令;依据AGC指令信息,判断AGC指令更新状态,进而确定储能系统补偿系数;基于该储能系统补偿系数,以及在当前采样时刻所采集的发电机组出力和电网AGC指令,确定该储能系统的储能系统出力指令,并控制该储能系统响应该储能系统出力指令;其中,该储能系统出力指令中携带有出力值,该储能系统出力指令所携带的出力值=储能系统补偿系数*(在当前采样时刻所采集的电网AGC指令所携带的出力值-当前采样时刻所采集的发电机组出力值)。可见,本方案中,判断和确定AGC指令更新状态,进而确定系统所处的AGC调节区间,在不同区间选择不同的储能系统补偿系数,基于该储能系统补偿系数,以及在当前采样时刻所采集的发电机组出力和电网AGC指令,确定该储能系统的储能系统出力指令。在超调可能性较大的区间,降低储能系统的补偿力度,以此实现了在储能系统与发电机组协调响应电网AGC指令的过程中,对储能系统出力超调的抑制,从而更精确的控制发电机组与储能系统合并出力,提升对电网AGC指令的响应效果。
其中,AGC指令更新状态判断如下:
记录当前采样时刻所采集的电网AGC指令所携带的出力指令值为A1,记录前一拍采样时刻所采集的电网AGC指令所携带的出力指令值为A0;
判断AGC指令是否发生更新:如abs(A1-A0)小于设定阀值D,则判定AGC指令未发生更新;如abs(A1-A0)大于设定阀值D,则判定AGC指令发生更新,记录当前时刻为AGC指令更新时刻,记录abs(A1-A0)为AGC指令更新幅度。其中abs(A1-A0)为取绝对值运算。
设定阀值D为预先设定的最小AGC指令更新幅度,即AGC指令最小的变化幅度,举例而言对200MW火电机组该阀值可设定为发电机组额定容量的0.5%,即1MW。
基于所述的AGC指令更新状态,确定储能系统补偿系数如下:
计算AGC指令更新时间间隔=当前时刻-AGC指令更新时刻;
计算AGC调节趋势量=发电机组基础调节速率*AGC指令更新时间间隔;
判断当前时刻系统所处的AGC调节区间如下:如(储能系统额定功率值+AGC调节趋势量)<AGC指令更新幅度,判定系统处于AGC调节区间一;如(储能系统额定功率值+AGC调节趋势量)>AGC指令更新幅度,且AGC调节趋势量<(AGC指令更新深度-稳态偏差),判定系统处于AGC调节区间二;如AGC调节趋势量>(AGC指令更新深度-稳态偏差),判定系统处于AGC调节区间三;
需要说明的是,储能系统额定功率为储能系统所能提供的额定充放电功率,为正值。发电机组基础调节速率为发电机组升降出力的标称调节速率,该速率通常为发电机组额定容量的一个比例值,例如200MW额定功率容量的火电机组,其基础调节速率通常为1.5%*额定容量/分钟,即3MW/分钟。稳态偏差通常也为发电机组额定容量的一个比例值,例如200MW额定功率容量的火电机组,其问天通常为0.5%*额定容量,即1MW。
基于当前时刻系统所处的AGC调节区间,确定储能系统补偿系数如下:如系统处于AGC调节区间一,则储能系统补偿系数为k1;当AGC调节区间二,则储能系统补偿系数为k2;如系统处于AGC调节区间三,则储能系统补偿系数为k3。
发电机组在AGC运行过程中其出力跟随AGC指令变化而变化。通常状态下,在发电机组出力跟踪AGC指令的过程中,发电机组的出力变化速率随跟踪误差的减小而减小,即在AGC指令更新变化的时刻,发电机出力迅速变化,以快速跟上AGC指令的变化;随后当发电机组出力逐渐接近AGC指令时,发电机组逐渐进入稳态,发电机组出力变化速率降低。可以理解,当系统处于AGC调节区间一时,发电机组出力与AGC指令的偏差大于储能系统额定功率,储能系统的补偿不会造成合并出力曲线的超调,此时储能系统补偿系数k1可选择为1,即储能系统按照最大需求补偿发电机组出力与AGC指令的偏差;当系统处于AGC调节区间二时,发电机组出力快速变化,且发电机组出力与AGC指令偏差在储能系统额定功率范围内,由于延迟过程中发电机组出力的大幅度变化会造成合并出力的超调,此时储能系统补偿系数k2可选择为一个小于1的正值,如k2=0.5,即适当降低储能系统的补偿力度,减小由于延迟造成的超调;当系统处于AGC调节区间三时,发电机组与AGC指令间的偏差较小,但发电机组出力变化速率下降,由于延迟过程中发电机组出力的变化较小,此时合并出力的超调也较小,储能系统补偿系数k3可选择一个介于k1与k2之间的正值,如k3=0.8。
本领域技术人员可以理解的是,当发电机组类型,以及发电机组出力控制方式不同的情况下,系统AGC调节区间的判定,以及储能系统补偿系数的设定可以表现为不同形式和数值。同时,系统AGC调节区间的判定,以及储能系统补偿系数的设定可以通过离线理论分析,数据仿真获得,也可以通过在线运行的反馈优化获得。
相应于上述方法实施例,本发明实施例还提供了一种储能系统出力超调抑制的控制装置,应用于电力系统中的储能系统,其中,所述储能系统与发电机组并联运行;如图2所示,所述装置包括:
采集模块210,用于按照设定采样频率,周期性采集发电机组出力和电网AGC指令;
AGC指令更新判断模块220,用于依据所述电网AGC指令,判断AGC指令更新状态;
储能系统补偿系数确定模块230,用于依据所述的AGC指令更新状态,确定当前时刻系统所处的AGC调节区间,进而确定储能系统补偿系数;
出力指令确定模块240,用于基于所述储能系统补偿系数,以及在当前采样时刻所采集的发电机组出力值与电网AGC指令,确定所述储能系统的储能系统出力指令;
指令响应模块250,用于控制所述储能系统响应所述储能系统出力指令;
其中,所述储能系统出力指令中携带有出力值,所述储能系统出力指令所携带的出力值=储能系统补偿系数*(在当前采样时刻所采集的电网AGC指令所携带的出力值-当前采样时刻所采集的发电机组出力值)。
本发明实施例中,按照设定采样频率,周期性采集发电机组出力和电网AGC指令;依据AGC指令信息,判断AGC指令更新状态,进而确定储能系统补偿系数;基于该储能系统补偿系数,以及在当前采样时刻所采集的发电机组出力和电网AGC指令,确定该储能系统的储能系统出力指令,并控制该储能系统响应该储能系统出力指令;其中,该储能系统出力指令中携带有出力值,该储能系统出力指令所携带的出力值=储能系统补偿系数*(在当前采样时刻所采集的电网AGC指令所携带的出力值-当前采样时刻所采集的发电机组出力值)。可见,本方案中,判断和确定AGC指令更新状态,进而确定系统所处的AGC调节区间,在不同区间选择不同的储能系统补偿系数,基于该储能系统补偿系数,以及在当前采样时刻所采集的发电机组出力和电网AGC指令,确定该储能系统的储能系统出力指令。在超调可能性较大的区间,降低储能系统的补偿力度,以此实现了在储能系统与发电机组协调响应电网AGC指令的过程中,对储能系统出力超调的抑制,从而更精确的控制发电机组与储能系统合并出力,提升对电网AGC指令的响应效果。
本发明实施例所提供的储能系统出力延迟的补偿控制方法及装置可以适用于不同数量发电机组与储能设备并联运行情况,例如多台发电机组与单一储能系统协调运行,单台发电机组与多套储能系统协调运行,或多台发电机组与多套储能系统协调运行。在不同的配置方案中,仅需将所有发电机组作为组合运行,储能系统作为统一组合运行即可。
对于装置实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中,这里所称得的存储介质,如:ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围内。