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延迟的补偿控制方法及装置,以对储能系统出力延迟进行补偿,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延迟的补偿控制方法,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运行状态信息以及电网AGC指令;依据所述运行状态信息,预测经过储能系统延迟时长后的所述发电机组的预期出力值;
基于所述预期出力值和在当前采样时刻所采集的电网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=在当前采样时刻所采集的电网AGC指令所携带的出力值-所述预测出力值。
优选的,所述发电机组的运行状态信息包括:
发电机组出力值、发电机组实际负荷指令、发电机组出力变化速率设定值、发电机组锅炉运行压力设定值、发电机组锅炉实际运行压力值中的一种或多种。
优选的,当所述发电机组的运行状态信息包括发电机组出力值、发电机组实际负荷指令、发电机组出力变化速率设定值、发电机组锅炉运行压力设定值和发电机组锅炉实际运行压力值时,
依据所述运行状态信息,预测经过储能系统延迟时长后的所述发电机组的预期出力值所利用的预测公式包括:
Pfct=F{P(T0-n+1,T0-n+2,...,T0),Pd(T0-n+1,T0-n+2,...,T0),R(T0),Pset(T0),Popr(T0)}=A*X
其中,T0为当前采样时刻,Pfct为发电机组的预期出力值,P(T0-n+1,T0-n+2,...,T0)为当前采样时刻T0以及之前的n-1个采样周期内所采集的发电机组出力值,Pd(T0-n+1,T0-n+2,...,T0)为当前采样时刻T0以及之前的n-1个采样周期内所采集的发电机组实际负荷指令,R为在当前采样时刻T0所采集的发电机组出力变化速率设定值,Pset为在当前采样时刻T0所采集的发电机组锅炉运行压力设定值,Popr为在当前采样时刻T0所采集的发电机组锅炉实际运行压力值;其中,A为预设的与储能系统的延迟时长相关的参数矩阵,而X为函数状态变量矩阵,所述函数状态变量矩阵内的状态变量包括:当前采样时刻T0以及之前的n-1个采样周期内所采集发电机组出力值和发电机组实际负荷指令,以及在当前采样时刻T0所采集的发电机组出力变化速率设定值、发电机组锅炉运行压力设定值和发电机组锅炉实际运行压力值。
第二方面,本发明实施例还提供了一种储能系统出力延迟的补偿控制装置,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的运行状态信息以及电网AGC指令;
出力值预测模块,用于依据所述运行状态信息,预测经过储能系统延迟时长后的所述发电机组的预期出力值;
出力指令确定模块,用于基于所述预期出力值和在当前采样时刻所采集的电网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=在当前采样时刻所采集的电网AGC指令所携带的出力值-所述预测出力值。
优选的,所述采集模块所采集的发电机组的运行状态信息包括:
发电机组出力值、发电机组实际负荷指令、发电机组出力变化速率设定值、发电机组锅炉运行压力设定值、发电机组锅炉实际运行压力值中的至少一种或多种。
优选的,当所述采集模块所采集的发电机组的运行状态信息包括发电机组出力值、发电机组实际负荷指令、发电机组出力变化速率设定值、发电机组锅炉运行压力设定值和发电机组锅炉实际运行压力值时,
依据所述运行状态信息,预测经过储能系统延迟时长后的所述发电机组的预期出力值所利用的预测公式包括:
Pfct=F{P(T0-n+1,T0-n+2,...,T0),Pd(T0-n+1,T0-n+2,...,T0),R(T0),Pset(T0),Popr(T0)}=A*X
其中,T0为当前采样时刻,Pfct为发电机组的预期出力值,P(T0-n+1,T0-n+2,...,T0)为当前采样时刻T0以及之前的n-1个采样周期内所采集的发电机组出力值,Pd(T0-n+1,T0-n+2,...,T0)为当前采样时刻T0以及之前的n-1个采样周期内所采集的发电机组实际负荷指令,R为在当前采样时刻T0所采集的发电机组出力变化速率设定值,Pset为在当前采样时刻T0所采集的发电机组锅炉运行压力设定值,Popr为在当前采样时刻T0所采集的发电机组锅炉实际运行压力值;其中,A为预设的与储能系统的延迟时长相关的参数矩阵,而X为函数状态变量矩阵,所述函数状态变量矩阵内的状态变量包括:当前采样时刻T0以及之前的n-1个采样周期内所采集发电机组出力值和发电机组实际负荷指令,以及在当前采样时刻T0所采集的发电机组出力变化速率设定值、发电机组锅炉运行压力设定值和发电机组锅炉实际运行压力值。
本发明实施例中,按照设定采样频率,周期性采集发电机组的运行状态信息以及电网AGC指令;依据运行状态信息,预测经过储能系统延迟时长后的所述发电机组的预期出力值;基于该预期出力值和在当前采样时刻所采集的电网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=在当前采样时刻所采集的电网AGC指令所携带的出力值-所述预测出力值。可见,本方案中,预测经过储能系统延迟时长后的发电机组的预期出力值,进而基于该预期出力值和在当前采样时刻所采集的电网AGC指令,确定该储能系统的储能系统出力指令,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,对储能系统出力延迟进行补偿,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指令过程中的误差和超调。
因此,为了对储能系统出力延迟进行补偿,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延迟的补偿控制方法及装置。
下面首先对本发明实施例所提供一种储能系统出力延迟的补偿控制方法进行介绍。
需要说明的是,本发明实施例所提供的一种储能系统出力延迟的补偿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延迟的补偿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,一种储能系统出力延迟的补偿控制方法,可以包括:
S101,按照设定采样频率,周期性采集发电机组的运行状态信息,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指令与发电机组的运行状态为实时变化量;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运行状态信息,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。
其中,该发电机组的运行状态信息可以包括:发电机组出力值、发电机组实际负荷指令、发电机组出力变化速率设定值、发电机组锅炉运行压力设定值、发电机组锅炉实际运行压力值中的一种或多种,当然并不局限于此;并且,本领域技术人员可以理解的是,可以根据实际场景所需的预测精度,选择所需的运行状态信息的类型,其中,通常情况下类型越多预测精度越精准。
需要说明的是,发电机组出力变化速率设定值、发电机组锅炉运行压力设定值和发电机组锅炉实际运行压力值根据发电机组的运行状态自动调节。并且,理想状态下,发电机组出力值会跟随发电机组实际负荷指令,但同时会受到发电机组锅炉运行压力、发电机组的汽门调节特性等的影响。例如,当发电机组锅炉实际运行压力值偏离发电机组锅炉运行压力设定值时,发电机组出力值会偏离发电机组实际负荷指令的方向;具体而言,当发电机组锅炉实际运行压力值高于发电机组锅炉运行压力设定值时,响应该发电机组实际负荷指令时的出力值相对于该发电机组出力值将降低,反之则提高。
S102,依据运行状态信息,预测经过储能系统延迟时长后的该发电机组的预期出力值;
其中,由于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,也就是,储能系统存在出力延迟,因此,为了补偿储能出力延迟,可以依据所采集到的多组运行状态信息,预测经过储能系统延迟时长后的该发电机组的预期出力值,进而执行后续的操作。其中,依据运行状态信息,预测经过储能系统延迟时长后的该发电机组的预期出力值所依据的公式稍后给出举例。
需要说明的是,储能系统出力延迟的延迟时长可以预先通过特定的测量算法获得。该特定的测量算法可以例如:
起始时刻T1:定义为发电机组响应AGC指令时的出力变化时刻;
结束时刻T2:定义为由于发电机组处出力变化导致的储能系统出力变化被测量到的时刻;
测量前保持发电机组出力平稳,且电网AGC指令为恒定,则此时储能系统出力为恒定值=电网AGC指令所携带出力值-发电机组出力值;其中,设定发电机组实际负荷指令阶跃变化,监测发电机组出力变化,并记录变化时刻T1;监测储能系统出力变化,并记录变化时刻T2;获得储能系统的延迟时长T=T2-T1。
S103,基于该预期出力值和在当前采样时刻所采集的电网AGC指令,确定该储能系统的储能系统出力指令;
S104,控制该储能系统响应该储能系统出力指令。
在预测出经过储能系统延迟时长后的该发电机组的预期出力值后,可以基于该预期出力值和在当前采用时刻所采集的电网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,所述的当前采样时刻可以为发电机组响应AGC指令时的出力变化时刻,也可以为预先设定的时刻,举例而言:某一采样周期所对应的采样时刻,具体可以为第二个采样周期的采样时刻、第三个采样周期的采样时刻或第四个采样周期的采样时刻,这都是合理的。
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=在当前采用时刻所采集的电网AGC指令所携带的出力值-预测出力值。
需要说明的是,为了便于清楚且便于计算,储能系统处于充电状态时,其出力值为负值,而当处于放电状态时,其出力值为正值;而由于发电机组一直处于放电状态,因此,发电机组的出力值为正值。
本发明实施例中,按照设定采样频率,周期性采集发电机组的运行状态信息以及电网AGC指令;依据运行状态信息,预测经过储能系统延迟时长后的所述发电机组的预期出力值;基于该预期出力值和在当前采样时刻所采集的电网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=在当前采样时刻所采集的电网AGC指令所携带的出力值-所述预测出力值。可见,本方案中,预测经过储能系统延迟时长后的发电机组的预期出力值,进而基于该预期出力值和在当前采样时刻所采集的电网AGC指令,确定该储能系统的储能系统出力指令,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,对储能系统出力延迟进行补偿,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,当该发电机组的运行状态信息包括发电机组出力值、发电机组实际负荷指令、发电机组出力变化速率设定值、发电机组锅炉运行压力设定值和发电机组锅炉实际运行压力值时,依据运行状态信息,预测经过储能系统延迟时长后的该发电机组的预期出力值所利用的预测公式可以包括:
Pfct=F{P(T0-n+1,T0-n+2,...,T0),Pd(T0-n+1,T0-n+2,...,T0),R(T0),Pset(T0),Popr(T0)}=A*X
其中,T0为当前采样时刻,Pfct为发电机组的预期出力值,P(T0-n+1,T0-n+2,...,T0)为当前采样时刻T0以及之前的n-1个采样周期内所采集的发电机组出力值,Pd(T0-n+1,T0-n+2,...,T0)为当前采样时刻T0以及之前的n-1个采样周期内所采集的发电机组实际负荷指令,R为在当前采样时刻T0所采集的发电机组出力变化速率设定值,Pset为在当前采样时刻T0所采集的发电机组锅炉运行压力设定值,Popr为在当前采样时刻T0所采集的发电机组锅炉实际运行压力值;其中,A为预设的与储能系统的延迟时长相关的参数矩阵,而X为函数状态变量矩阵,所述函数状态变量矩阵内的状态变量包括:当前采样时刻T0以及之前的n-1个采样周期内所采集发电机组出力值和发电机组实际负荷指令,以及在当前采样时刻T0所采集的发电机组出力变化速率设定值、发电机组锅炉运行压力设定值和发电机组锅炉实际运行压力值。
需要强调的是,P(T0-n+1,T0-n+2,...,T0)中包括有当前采样时刻所在采样周期内所采集的发电机组出力值,而Pd(T0-n+1,T0-n+2,...,T0)中包括当前采样时刻所在采样周期内所采集的发电机组实际负荷指令。并且,n的值可以根据实际应用场景进行设定,例如:n可以为2,此时,P(T0-n+1,T0-n+2,...,T0)为当前采样时刻以及之前1个采样周期内所采集的发电机组出力值,而Pd(T0-n+1,T0-n+2,...,T0)为当前采样时刻以及之前1个采样周期内所采集的发电机组实际负荷指令。又如:n可以为3,此时,P(T0-n+1,T0-n+2,...,T0)为当前采样时刻以及之前2个采样周期内所采集的发电机组出力值,而Pd(T0-n+1,T0-n+2,...,T0)为当前采样时刻以及之前2个采样周期内所采集的发电机组实际负荷指令。
进一步列举,如前所述各参数对发电机组出力的影响,假设n=2,则A的一个可能的参数矩阵如下:
其中,sgn{...}为符号函数,sng{PAGC(T0)-Pd(T0)}为在当前采样时刻T0所采集的AGC指令相对于当前采样时刻T0所采集的发电机组实际负荷指令的调节方向;T为储能系统的延迟时长;其中,在当前采样时刻T0所采集的AGC指令所携带出力值大于当前采样时刻T0所采集的发电机组实际负荷指令所携带实际出力指令时为正,反之为负。
相应的,n=2时,X的函数状态变量矩阵为
X=[P(T0-1),P(T0),Pd(T0-1),Pd(T0),R,Pset,Popr]
其中,P(T0-1)为当前采样时刻T0之前1个采样周期内所采集的发电机组出力值,P(T0)为当前采样时刻T0所采集的发电机组出力值;Pd(T0-1)为当前采样时刻T0之前1个采样周期内所采集的发电机组实际负荷指令,Pd(T0)为当前采样时刻T0所采集的发电机组实际负荷指令。
本领域技术人员可以理解的是,参数矩阵A可以表现为不同形式,例如分段函数矩阵或模糊函数矩阵形式等。同时,参数矩阵A的获得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。并且,当发电机组处于不同的运行区间时,参数矩阵A可以采用不同的参数。
需要说明的是,依据运行状态信息,预测经过储能系统延迟时长后的该发电机组的预期出力值所利用的预测公式仅仅作为示例,并不应该构成对本发明实施例的限定;本领域技术人员可以理解的是,根据发电机组的类型和控制方式不同,预测公式所选取的状态变量可以不同。
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延迟补偿装置,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的运行状态信息以及电网AGC指令;
出力值预测模块220,用于依据所述运行状态信息,预测经过储能系统延迟时长后的所述发电机组的预期出力值;
出力指令确定模块230,用于基于所述预期出力值和在当前采样时刻所采集的电网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240,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=在当前采样时刻所采集的电网AGC指令所携带的出力值-所述预测出力值。
本发明实施例中,按照设定采样频率,周期性采集发电机组的运行状态信息以及电网AGC指令;依据运行状态信息,预测经过储能系统延迟时长后的所述发电机组的预期出力值;基于该预期出力值和在当前采样时刻所采集的电网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=在当前采样时刻所采集的电网AGC指令所携带的出力值-所述预测出力值。可见,本方案中,预测经过储能系统延迟时长后的发电机组的预期出力值,进而基于该预期出力值和在当前采样时刻所采集的电网AGC指令,确定该储能系统的储能系统出力指令,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,对储能系统出力延迟进行补偿,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,所述采集模块210所采集的发电机组的运行状态信息可以包括:
发电机组出力值、发电机组实际负荷指令、发电机组出力变化速率设定值、发电机组锅炉运行压力设定值、发电机组锅炉实际运行压力值中的至少一种或多种。
其中,当所述采集模块210所采集的发电机组的运行状态信息包括发电机组出力值、发电机组实际负荷指令、发电机组出力变化速率设定值、发电机组锅炉运行压力设定值和发电机组锅炉实际运行压力值时,
依据所述运行状态信息,预测经过储能系统延迟时长后的所述发电机组的预期出力值所利用的预测公式包括:
Pfct=F{P(T0-n+1,T0-n+2,...,T0),Pd(T0-n+1,T0-n+2,...,T0),R(T0),Pset(T0),Popr(T0)}=A*X
其中,T0为当前采样时刻,Pfct为发电机组的预期出力值,P(T0-n+1,T0-n+2,...,T0)为当前采样时刻T0以及之前的n-1个采样周期内所采集的发电机组出力值,Pd(T0-n+1,T0-n+2,...,T0)为当前采样时刻T0以及之前的n-1个采样周期内所采集的发电机组实际负荷指令,R为在当前采样时刻T0所采集的发电机组出力变化速率设定值,Pset为在当前采样时刻T0所采集的发电机组锅炉运行压力设定值,Popr为在当前采样时刻T0所采集的发电机组锅炉实际运行压力值;其中,A为预设的与储能系统的延迟时长相关的参数矩阵,而X为函数状态变量矩阵,所述函数状态变量矩阵内的状态变量包括:当前采样时刻T0以及之前的n-1个采样周期内所采集发电机组出力值和发电机组实际负荷指令,以及在当前采样时刻T0所采集的发电机组出力变化速率设定值、发电机组锅炉运行压力设定值和发电机组锅炉实际运行压力值。
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。