CN108199389A - 一种提高火力发电系统一次调频响应的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于火力发电技术领域，提供了一种提高火力发电系统一次调频响应的方法及装置，所述方法包括：获取一次调频指令，当一次调频指令为一次调频升负荷指令时，发送逆变指令到储能变流器，以使储能变流器根据逆变指令切换到逆变状态，使储能装置向厂用电供电；当一次调频指令为一次调频降负荷指令时，发送整流指令到储能变流器，以使储能变流器根据整流指令切换到整流状态，使厂用电向储能装置充电。本发明能够提高火力发电系统的一次调频响应速度，并且不过分依靠汽轮发电机组本身的调节系统直接自动调整汽轮机调门去完成一次调频响应，从而延长了汽轮发电机组设备的寿命，增强了发电机组的经济性。

Description

一种提高火力发电系统一次调频响应的方法及装置

技术领域

本发明属于火力发电技术领域，尤其涉及一种提高火力发电系统一次调频响应的方法及装置。

背景技术

电力系统一次调频是指当电网实时频率超出规定的正常范围后，电网实时频率的变化将使电网中参与一次调频的各机组的调速系统根据电网频率的变化自动地增加或减小机组的功率，从而达到新的平衡，并且将电网频率的变化限制在一定范围内的功能。一次调频功能是维护电网稳定的重要手段。

目前，提高火力发电系统一次调频响应的方法主要是通过调节进、抽气调门来实现一次调频补偿调节的过程。但是通过调节进、抽气调门的方法存在响应速度慢，并且存在过分依靠发电机组本身提高一次调频响应速度而导致的设备寿命短和机组经济性的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种提高火力发电系统一次调频响应的方法及装置，以解决现有技术中响应速度慢、设备寿命短和机组经济型差的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种提高火力发电系统一次调频响应的方法，火力发电系统包括储能变流器、厂用电、储能装置，该方法应用于集散控制装置，包括：

获取一次调频指令，一次调频指令包括一次调频升负荷指令和一次调频降负荷指令；

当一次调频指令为一次调频升负荷指令时，发送逆变指令到储能变流器，以使储能变流器根据逆变指令切换到逆变状态，使储能装置向厂用电供电；

当一次调频指令为一次调频降负荷指令时，发送整流指令到储能变流器，以使储能变流器根据整流指令切换到整流状态，使厂用电向储能装置充电。

本发明实施例的第二方面提供了一种提高火力发电系统一次调频响应的装置，包括：

一次调频指令获取模块，用于获取一次调频指令，一次调频指令包括一次调频升负荷指令和一次调频降负荷指令；

逆变指令获取模块，用于当一次调频指令为一次调频升负荷指令时，发送逆变指令到储能变流器，以使储能变流器根据逆变指令切换到逆变状态，使储能装置向厂用电供电；

整流指令获取模块，用于当一次调频指令为一次调频降负荷指令时，发送整流指令到储能变流器，以使储能变流器根据整流指令切换到整流状态，使厂用电向储能装置充电。

本发明实施例的第三方面提供了一种集散控制装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述一种提高火力发电系统一次调频响应的方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明通过获取一次调频指令，当一次调频指令为一次调频升负荷指令时，发送逆变指令到储能变流器，以使储能变流器根据逆变指令切换到逆变状态，使储能装置向厂用电供电；当一次调频指令为一次调频降负荷指令时，发送整流指令到储能变流器，以使储能变流器根据整流指令切换到整流状态，使厂用电向储能装置充电。本发明能够提高火力发电系统的一次响应速度，并且不过分依靠发电机组本身去提高一次调频响应速度，从而延长了发电机组设备的寿命，增强了发电机组的经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种火力发电系统的结构示意图；

图2是本发明的一个实施例提供的一种提高火力发电系统一次调频响应的方法的实现流程示意图；

图3是本发明的一个实施例提供的一种提高火力发电系统一次调频响应的方法的实现流程示意图；

图4是本发明的一个实施例提供的一种提高火力发电系统一次调频响应的方法的实现流程示意图；

图5是本发明的一个实施例提供的一种提高火力发电系统一次调频响应的方法的实现流程示意图；

图6是本发明的一个实施例提供的一种提高火力发电系统一次调频响应的装置的结构示意图；

图7是本发明的一个实施例提供的一种提高火力发电系统一次调频响应的装置的结构示意图；

图8为本发明的一个实施例提供的集散控制装置的示意框图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例1：

图1示出了本发明的一个实施例提供的一种火力发电系统的结构示意图，火力发电系统包括储能变流器120、厂用电110、储能装置140和发电机组130。

在本实施例中，厂用电110与厂用工作变压器连接，厂用工作变压器分别与发电机组130和储能馈电变压器连接，储能馈电变压器与储能变流器120连接，储能变流器120与储能装置140连接。

在本实施例中，储能变流器120是一类适合智能电网建设，应用在储能环节，以双向逆变为基本特点的并网变流器。储能变流器120是储能装置140和厂用电110的转换开关，通过储能变流器120的状态转换改变电能流向。

图2示出了本发明的一个实施例提供的一种提高火力发电系统一次调频响应的方法的实现流程示意图，本实施例详述如下：

步骤S101：获取一次调频指令，一次调频指令包括一次调频升负荷指令和一次调频降负荷指令。

步骤S102：当一次调频指令为一次调频升负荷指令时，发送逆变指令到储能变流器，以使储能变流器根据逆变指令切换到逆变状态，使储能装置向厂用电供电。

在本实施例中，当获取到一次调频升负荷指令时，集散控制装置发送逆变指令到储能变流器，储能变流器将工作状态切换到逆变状态，在逆变状态下储能变流器将直流电转换为交流电，改变电能流向，使储能装置向厂用电供电。

步骤S103：当一次调频指令为一次调频降负荷指令时，发送整流指令到储能变流器，以使储能变流器根据整流指令切换到整流状态，使厂用电向储能装置充电。

在本实施例中，当获取到一次调频降负荷指令时，集散控制装置发送整流指令到储能变流器，储能变流器将工作状态切换到整流状态，在整流状态下储能变流器将交流电转换为直流电，并改变电能流向，使厂用电向储能装置充电。

从上述实施例可知，本发明实施例通过获取一次调频指令，当一次调频指令为一次调频升负荷指令时，发送逆变指令到储能变流器，以使储能变流器根据逆变指令切换到逆变状态，使储能装置向厂用电供电；当一次调频指令为一次调频降负荷指令时，发送整流指令到储能变流器，以使储能变流器根据整流指令切换到整流状态，使厂用电向储能装置充电。本发明实施例利用储能变流器，不依靠进、出汽调门的调节完成一次调节过程，从而解决了因快速调节调门而导致的机组设备寿命短的问题，增强了机组的经济性，提高了一次调频的响应速度。

图3示出了本发明的一个实施例提供的一种提高火力发电系统一次调频响应的方法的实现流程示意图，在上述步骤S101之前，本发明实施例还包括：

S201：获取电网实时频率。

在本实施例中，对于一次调频指令的获取首先需要检测电网的实时频率。电网的频率反映了发电有功功率和负荷之间的平衡关系，为反应电能质量的重要标志。

S201：将电网实时频率减去预设电网基准频率，生成第一频差。

我国电网的频率一般是50HZ，频率偏差反映了发电与负荷间的不平衡，频率偏高，反映发电量超出了用电的需求量，造成了能源的浪费。频率偏低，反映了发电量不满足用户的需求，频率质量改善避免了这种能源的不均衡问题。

在本实施例中，通过检测电网的实时频率，减去预设电网基准频率，得到频率的第一频差。

在一个实施例中，步骤S201之前，还包括：

1)接收电网的自动发电控制系统发出的指令。

2)根据所述指令得到所述预设电网基准频率。

以一个具体应用场景为例，当遇到用电高峰时，电网电量需求增大，为了满足用电需求，电网的自动发电控制系统会发出电网升负荷指令，电网升负荷指令中携带电网的给定功率，将给定功率转化为给定频率，此时预设电网基准频率等于给定频率。

S203：判断第一频差的大小，当第一频差低于第一阈值时，生成一次调频升负荷指令。

在本实施例中，按照我国电力工业部1996年发布施行的《供电营业规则》规定，在电力系统正常的情况下供电频率的允许误差为：电网装机容量在300万以下的为±0.5HZ。按照此标准判断第一频差的大小，第一阈值用于界定第一频差的下限值，将-0.5HZ作为第一阈值，当频差小于-0.5HZ的时候，说明频率过低，不满足预设电网基准频率要求，生成一次调频升负荷指令。使储能变流器处于逆变状态，从而利用储能装置向厂用电供电，提高电网的实时频率。

S204：当第一频差高于第二阈值时，生成一次调频降负荷指令。

在本实施例中，第二阈值用于界定第二频差的上限值，将+0.5HZ作为第二阈值，当频差大于+0.5HZ的时候，说明频率过高，发电量超出了用电的需求量，生成一次调频降负荷指令，使厂用电向储能装置充电储能，从而可在电网实时频率过低时利用储能装置向厂用电供电来平息电网实时频率的过大波动。

从本实施例可知，本实施例通过设置第一阈值和第二阈值，使频差在超过这两个阈值时，分别作出相应的指令，从而稳定电网实时频率，进一步提高了一次调频响应的速度。

图4是本发明的一个实施例提供的一种提高火力发电系统一次调频响应的方法的实现流程示意图，在步骤S102之后，还包括：

步骤S301：重新获取电网实时频率，生成第二频差。

在本实施例中，集散控制装置获取电网的实时频率，在执行了一次调频升负荷指令后，重新获取电网实时频率，并生成频差，用以检验频率是否上升。

步骤S302：当第二频差高于第一阈值时，发送停止逆变信号给储能变流器，以使储能变流器停止逆变工作。

在本实施例中，当第二频差高于第一阈值也就是-0.5HZ时，停止逆变工作，此时电网实时频率在规定范围内，符合国家要求，发送停止逆变信号给储能变流器，从而使储能装置停止给厂用电供电。

图5是本发明的一个实施例提供的一种提高火力发电系统一次调频响应的方法的实现流程示意图；

步骤S401：重新获取电网实时频率，生成第三频差。

步骤S402：当第三频差低于第二阈值时，发送停止整流信号给储能变流器，以使储能变流器停止整流工作。

在本实施例中，当第二频差低于第二阈值也就是+0.5HZ时，停止整流工作，此时电网实时频率在规定范围内，符合国家要求，发送停止整流信号给储能变流器，从而使厂用电停止给储能装置充电。

在上述实施例中，集散控制装置在检测到频差调整到±0.5HZ内时，及时发送停止整流/逆变信号给储能变流器，使储能变流器停止整流/逆变工作，从而进一步加快了一次调频响应的速度，提高了一次调频响应的质量。

在一个实施例中，在获取一次调频指令之后，还包括：发送燃料释放量调整指令给发电机组，以使发电机组缓慢调整燃料释放量以匹配一次调频指令需求。

在本实施例中，通过储能装置充放电调节电网实时频率的同时，还可以通过增减燃料的释放量来改变频率的大小。当电网实时频率大于预设电网基准频率时，获取到一次调频降负荷指令，此时发电机组根据一次调频降负荷指令缓慢的减少燃料的释放量，从而降低电网实时频率。当电网实时频率小于预设电网基准频率时，获取到一次调频升负荷指令，此时发电机组根据一次调频升负荷指令缓慢的增肌燃料的释放量，从而提高电网的实时频率。

从上述实施例可知，本发明实施例在通过储能装置充放电调节电网实时频率的同时，还通过增减燃料的释放量来改变频率的高低。从而提高一次调频响应的速度，使一次调频响应的过程更迅速和平缓稳定，进一步提高了电能的质量。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

实施例2：

如图6所示，本发明的一个实施例提供了一种提高火力发电系统一次调频响应的装置200的结构示意图，用于执行图1所对应的实施例中的方法步骤，其包括：

一次调频指令获取模块210，用于获取一次调频指令，一次调频指令包括一次调频升负荷指令和一次调频降负荷指令。

逆变指令获取模块220，用于当一次调频指令为一次调频升负荷指令时，发送逆变指令到储能变流器，以使储能变流器根据逆变指令切换到逆变状态，使储能装置向厂用电供电。

整流指令获取模块230，用于当一次调频指令为一次调频降负荷指令时，发送整流指令到储能变流器，以使储能变流器根据整流指令切换到整流状态，使厂用电向储能装置充电。

本发明实施例利用储能变流器，不依靠进、出汽调门的调节完成一次调节过程，从而解决了因快速调节调门而导致的发电机组设备寿命短的问题，增强了发电机组的经济性，提高了一次调频的响应速度。

如图7所示，在本发明的一个实施例中，在一次调频指令获取模块210之前，还包括：

电网实时频率获取模块240，用于获取电网实时频率。

第一频差生成模块250，用于将电网实时频率减去预设电网基准频率，生成第一频差。

一次调频升负荷指令生成模块260，用于判断第一频差的大小，当第一频差低于第一阈值时，生成一次调频升负荷指令。

一次调频降负荷指令生成模块270，用于当第一频差高于第二阈值时，生成一次调频降负荷指令。

本发明实施例通过设置第一阈值和第二阈值，使频差在超过这两个阈值时，分别作出相应的指令调整，从而稳定电网实时频率，进一步提高了一次调频响应的速度。

在本实施例中，在一次调频指令获取模块210之后，还包括：

燃料释放量调整指令发送模块，用于发送燃料释放量调整指令给发电机组，以使发电机组缓慢调整燃料释放量以匹配一次调频指令需求。

从上述实施例可知，本发明实施例在通过储能装置充放电调节电网实时频率的同时，还通过增减燃料的释放量来改变频率的大小。从而提高一次调频响应的速度，使一次调频响应的过程更迅速和平缓稳定，进一步提高了电能的质量。

在一个实施例中，在逆变指令获取模块220之后，还包括：

第二频差生成模块，用于重新获取电网实时频率，生成第二频差；

停止逆变信号发送模块，用于当第二频差高于所述第一阈值时，发送停止逆变信号给储能变流器，以使储能变流器停止逆变工作。

在一个实施例中，在整流指令获取模块230之后，还包括：

第三频差生成模块，用于重新获取电网实时频率，生成第三频差；

停止整流信号发送模块，用于当第三频差低于第二阈值时，发送停止整流信号给储能变流器，以使储能变流器停止整流工作。

在上述实施例中，在频差调整到±0.5HZ内时，及时停止整流/逆变工作，从而进一步加快了一次调频响应的速度，提高了一次调频响应的质量。

实施例3：

本发明实施例还提供了一种集散控制装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在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如实施例1中所述的各实施例中的步骤，例如图2所示的步骤S101至步骤S103。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现如实施例2中所述的各装置实施例中的各模块的功能，例如图6所示的模块210至230的功能。

所述集散控制装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述集散控制装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。例如所述集散控制装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器可以是所述集散控制装置的内部存储单元，例如集散控制装置的硬盘或内存。所述存储器也可以是所述集散控制装置的外部存储设备，例如所述集散控制装置上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器还可以既包括集散控制装置的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器用于存储所述计算机程序以及所述集散控制装置所需的其他程序和数据。所述存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

实施例4：

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如实施例1中所述的各实施例中的步骤，例如图2所示的步骤S101至步骤S103。或者，所述计算机程序被处理器执行时实现如实施例2中所述的各装置实施例中的各模块的功能，例如图6所示的模块210至230的功能。

所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

本发明实施例系统中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提高火力发电系统一次调频响应的方法，其特征在于，所述火力发电系统包括储能变流器、厂用电和储能装置，所述方法应用于集散控制装置，所述方法包括：

获取一次调频指令，所述一次调频指令包括一次调频升负荷指令和一次调频降负荷指令；

当所述一次调频指令为一次调频升负荷指令时，发送逆变指令到储能变流器，以使所述储能变流器根据所述逆变指令切换到逆变状态，使储能装置向厂用电供电；

当所述一次调频指令为一次调频降负荷指令时，发送整流指令到所述储能变流器，以使所述储能变流器根据所述整流指令切换到整流状态，使所述厂用电向所述储能装置充电。

2.如权利要求1所述的一种提高火力发电系统一次调频响应的方法，其特征在于，所述获取一次调频指令之前，所述方法还包括：

获取电网实时频率；

将所述电网实时频率减去预设电网基准频率，生成第一频差；

判断所述第一频差的大小，当所述第一频差低于第一阈值时，生成一次调频升负荷指令；

当所述第一频差高于第二阈值时，生成一次调频降负荷指令。

3.如权利要求2所述的一种提高火力发电系统一次调频响应的方法，其特征在于，所述当所述一次调频指令为一次调频升负荷指令时，发送逆变指令到储能变流器，以使所述储能变流器根据所述逆变指令切换到逆变状态，使储能装置向厂用电供电之后，还包括：

重新获取电网实时频率，生成第二频差；

当所述第二频差高于所述第一阈值时，发送停止逆变信号给所述储能变流器，以使所述储能变流器停止逆变工作。

4.如权利要求2所述的一种提高火力发电系统一次调频响应的方法，其特征在于，所述火力发电系统包括发电机组，所述当所述一次调频指令为一次调频降负荷指令时，发送整流指令到储能变流器，以使所述储能变流器根据所述整流指令切换到整流状态，使厂用电向储能装置充电之后，还包括：

重新获取电网实时频率，生成第三频差；

当所述第三频差低于所述第二阈值时，发送停止整流信号给所述储能变流器，以使所述储能变流器停止整流工作。

5.如权利要求1所述的一种提高火力发电系统一次调频响应的方法，其特征在于，所述火力发电系统包括发电机组，所述获取一次调频指令之后，还包括：

发送燃料释放量调整指令给发电机组，以使所述发电机组缓慢调整燃料释放量以匹配一次调频指令需求。

6.一种提高火力发电系统一次调频响应的装置，其特征在于，所述集散控制装置包括：

一次调频指令获取模块，用于获取一次调频指令，所述一次调频指令包括一次调频升负荷指令和一次调频降负荷指令；

逆变指令获取模块，用于当所述一次调频指令为一次调频升负荷指令时，发送逆变指令到储能变流器，以使所述储能变流器根据所述逆变指令切换到逆变状态，使储能装置向厂用电供电；

整流指令获取模块，用于当所述一次调频指令为一次调频降负荷指令时，发送整流指令到所述储能变流器，以使所述储能变流器根据所述整流指令切换到整流状态，使所述厂用电向所述储能装置充电。

7.如权利要求6所述的一种提高火力发电系统一次调频响应的装置，其特征在于，在所述一次调频指令获取模块之前，所述装置还包括：

电网实时频率获取模块，用于获取电网实时频率；

第一频差生成模块，用于将所述电网实时频率减去预设电网基准频率，生成第一频差；

一次调频升负荷指令生成模块，用于判断所述第一频差的大小，当所述第一频差低于第一阈值时，生成一次调频升负荷指令；

一次调频降负荷指令生成模块，用于当所述第一频差高于第二阈值时，生成一次调频降负荷指令。

8.如权利要求6所述的一种提高火力发电系统一次调频响应的装置，其特征在于，在所述一次调频指令获取模块之后，还包括：

燃料释放量调整指令发送模块，用于发送燃料释放量调整指令给发电机组，以使所述发电机组缓慢调整燃料释放量以匹配一次调频指令需求。

9.一种集散控制装置，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5任一项所述方法的步骤。

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5任一项所述方法的步骤。