CN108390418A - 一种agc调度的电池充放电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种AGC调度的电池充放电方法。出于对北方地区的实际考虑，由于水电资源不丰富，冬季受温度影响大，只能作为微调的作用，因此不考虑冬季供暖期间的水电作用。建立火电，电池储能装置参与AGC调度系统，系统状态主要分为四个控制状态：常规电源控制态，电池放电态，电池充电态，清洁能源控制态四部分组成的AGC调节系统。工作区域判断以新能源全部入网为前提，利用极限控制策略，火电机组出力下限和电池机组容量极限为临界条件，以火电为主，电池为辅，在消纳清洁能源的同时保证系统的稳定。
Description
技术领域
本发明属于电力调度领域，涉及一种AGC调度的电池充放电方法
背景技术
传统模式下，调度通过控制电源适应负荷变化，实现调峰调频，保证电网的供需平衡。近年来核电、风电和光伏增长迅速，但负荷增长较为缓慢，供大于求的现象较为严重，同时风电和光伏存在间歇性特点，对电网运行带来较大安全隐患，清洁能源接纳问题已较为突出。2015年冬季弃风甚至达到了50％，为更好的利用清洁能源，减少火力发电，保护生态环境，开发建设电池蓄能系统，可通过电网协调调度，控制电池投退，提升电网清洁能源接纳能力。
AGC的主要作用即为控制系统频率稳定。目前的AGC都是基于火电的AGC调度，储能元件进行辅助出力的调度措施而并未纳入AGC调度控制中作为一种消纳新能源控制频率稳定的手段，但并未将储能元件纳入AGC调度中，导致二者不能更好的增加新能源的消纳,进行快速的实时调节。
发明内容
出于对北方地区的实际考虑，由于水电资源不丰富，冬季受温度影响大，只能作为微调的作用，因此不考虑冬季供暖期间的水电作用。建立火电，电池储能装置参与AGC调度系统，系统状态主要分为四个控制状态：常规电源控制态，电池放电态，电池充电态，清洁能源控制态四部分组成的AGC调节系统。工作区域判断以新能源全部入网为前提，利用极限控制策略，火电机组出力下限和电池机组容量极限为临界条件，以火电为主，电池为辅，在消纳清洁能源的同时保证系统的稳定。
系统增出力时如图1所示，减发电时如图2所示。
对于火电和热电厂来说，其发电下限具有明确的控制要求，在供热期间，最小发电能力会有所提升东北地区由于冬季处于供热期，较多供热机组下限无法过低。电池储能参与系统调度是以蓄电池组为控制对象，采用适用于该类负荷的调度方法来实现负荷与电源的平衡，实现电池蓄能的协调运行，实现能源优化配置的目的。电池充，放电区利用储能元件消纳发电量，这种形式的源荷互动是一种主动行为，改变了过去电源被动适应负荷的状况。储能元件无法满足电量过剩时，弃新能源区舍弃部分新能源的消纳。
由于常规的AGC调节只能调节火电机组的出力，由于清洁能源的发电量大，浪费严重，为尽可能消纳新能源，提出了蓄电池组参与的一种AGC的调度控制方法，方法如下：
步骤一、收集数据
收集的数据包括：
被控制对象为：常规电源即参与AGC调节的常规火电机组的发电功率PG；
可控制改变量为：蓄电池充电功率PEC；以及蓄电池放电功率PED；
以及清洁能源发电量入网量Pn；
不可改变量为：用户发电量PD；
区域之间有联络线功率PC。
步骤二、工作区域判断
由于发电要求火力发电有发电下限PGmin，若火力发电不得低于PGmin，电池充放电控制区域：此时电池进行充电或放电，新能源全部入网，火电机组发电量在PGmin，保持不变。
舍弃新能源区即电储热全部投入且仍发电量过剩，为满足供需平衡，保证系统稳定，再去区域内根据部分需要舍弃部分新能源发电量。
控制区域如图3所示：将总的发电控制划分为四个区域：常规电源区，电池放电区，电池充电区，弃清洁能源区，有三个临界条件①②③。
在常规电源控制区域中，此时清洁能源全部入网，此时电池组装置不进行投入或者已经全部投入，仅通过控制调节火力发电量PG来满足负荷变化的需求。
首先判断是发电量多还是负荷量大(即用电量大)若负荷大则先将电池已存储的电量放出，此时保证新能源全部接纳，若电池全部放电后仍然不能满足要求，此时进行火力发电的增发，以满足负荷用电量需求。
若此时发电量大，则先控制火电在发电下限，然后利用临界条件①判断，将数据带入①若等式左边小于等于右边，则区域为常规电源区域；
若带入①左边大于右边则将数据带入临界条件②判断，若②中左边小于等于右边，则此区域为电池放电区域；
若带入②左边大于右边则将数据带入临界条件③判断，若③中左边小于等于右边，则此区域为电池充电区域；
若带入③左边大于右边则为第四区域，舍弃部分清洁能源，保证系统稳定。
由于清洁能源使用超短期负荷预测，时间为5-15分钟，且负荷实时变化，则每次进行调度变化以五分钟为基准，每五分钟进行一次区域比较，以便及时进行调度控制，保重系统运行的可靠性和安全性。
步骤三、计算临界条件
临界条件①：
其中PGMIN为火力发电最小值；
PC为单位时间联络线功率；
Pn为单位时间清洁能源发电量；
PD为单位时间负荷用电功率
t0-t1为积分时间。
(PS:为满足供需平衡即t0-t1时间内发电量等于用电量)
临界条件②：
Ped,i为单位时间电池放电的功率；
由于电池是由m个小电储热组进行布置的，因此单位时间内总的tde。i为电池可最大放电时间，t0-t1为积分时间；
α为电池状态系数。若要求充电时间超过当前可充电时间则系数为1此时充电时间为可蓄电时间若要求充电时间小于可充电时间则积分时间按照系统分配时间来算此时蓄电池组有充分的可调度容量。
临界条件③：
其中PGMIN为火力发电最小值；
PC为单位时间联络线功率；
Pn为单位时间清洁能源发电量；
PD为单位时间负荷用电功率；
t0-t1为积分时间；
Pec,i为电池充电时间；
tce。i为电池最大可充电时间；
α为电池状态系数。若要求充电时间超过当前可充电时间则系数为1此时充电时间为可蓄电时间若要求充电时间小于可充电时间则积分时间按照系统分配时间来算此时蓄电池组有充分的可调度容量。
有益效果
(1)不同于以往的AGC只能控制火力发电的特点，涵盖电池蓄能的AGC能够实现储能装置火电机组共同根据需求调度，以保证负荷用电量需求，并最大程度接纳新能源。
(2)对于控制序列来说，先进行电池储能的充电和放电，在负荷高峰期放电低谷期充电，起到削峰填谷的作用，减小峰峰值，避免火力机组运行机组效率低，增强系统稳定性。当容量有限时，再选择舍弃新能源。
附图说明
图1增出力控制流程图
图2减出力控制流程图
图3三态控制AGC
具体实施方式
1、首先对系统的火力发电量PG,清洁能源发电量Pn，以及负荷量PD进行测量，火力发电量是由日前计划对火力发电场提出日发电要求，并依靠实时用电量，利用AGC自动发电控制，对火力机组进行实时调整。其数据主要通过各个由火电厂上传至调度终端的数据，通过调度平台界面进行显示，从而获得该地区的总发电量PG，清洁能源发电量主要分为光伏发电Pn1和风力发电Pn2，该数据的获取主要通过对以往类似天气的数据对比以及十五分钟内进行光和风预测从而获得超短期预测功率清洁能源发电厂的信息测量装置将信息进行测量采集，利用光纤传至调度终端调度平台显示清洁能源发电量，Pn，负荷量是PD是利用电网用户用电数据集中进行采集，最终获得该地区的总用电量PD。
某区域火电总额定发电功率为2000MW,下限为850MW新能源最大发电量为2000MW,蓄电池组最大投入功率150MW，设当前时刻电池已存电量为100
| 数据1 | 数据2 | 数据3 | |
| 火电PG | 850 | 850 | 850 |
| 新能源发电Pn | 1700 | 1500 | 2000 |
| 用电量PD | 2650 | 2400 | 2650 |
| 联络线功率PC | 80 | 80 | 80 |
图1辽宁电源负荷调度与控制序列
2、状态判断
P剩余＝Pn+PG+PC-PD
| 数据1 | 数据2 | 数据3 | |
| 发电剩余量 | -20 | 30 | 280 |
通过对数据1的判断可以得出此时发电剩余量为-20mw，由于控制序列，在负荷较大时，应先使电池放电，当电池放电完全后，再增加火力发电的功率，此时电池放电20mW,正好满足供需关系。
火力发电，新能源发电，以及断面的交换功率满足度第一个临界条件，此时系统位于第一个工作区域
当负荷持续降低，对数据2进行状态判断可以得出此时发电剩余为30mw此时火电已经无可调余度，要保证新能源的全部入网，此时投入电池装置对30mW多余电量进行消纳。
此时处于电池充电工作区域，满足以下等式关系。
当电池可充电时间小于需充电时间时此时充电时间为可充电时间即若α＝1，否则α＝0。由此当负荷再次降低，此时由临界条件可以判断剩余电量已经超过蓄电池组可以接受最大范围，此时柔性负荷全部投入的同时，对多余的清洁能源发电量进行舍弃。由数据可知，此时电池可用容量为40mW,即可消纳新能源为40mW,其余多余的新能源发电量进行舍弃，舍弃量为240mW。
Claims (5)
1.一种AGC调度的电池充放电方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤一、收集数据
收集的数据包括：
被控制对象为：常规电源即参与AGC调节的常规火电机组的发电功率PG；
可控制改变量为：蓄电池充电功率PEC；以及蓄电池放电功率PED；
清洁能源发电量入网量Pn；
不可改变量为：用户发电量PD；
区域之间有联络线功率PC；
步骤二、工作区域判断
发电要求火力发电有发电下限PGmin，若火力发电不得低于PGmin，电池充放电控制区域：电池进行充电或放电，新能源全部入网，火电机组发电量在PGmin，保持不变；
舍弃新能源区即电储热全部投入且仍发电量过剩，为满足供需平衡，保证系统稳定，再去区域内根据部分需要舍弃部分新能源发电量；
控制区域：
将总的发电控制划分为四个区域：常规电源区，电池放电区，电池充电区，弃清洁能源区，有三个临界条件①②③；
在常规电源控制区域中，此时清洁能源全部入网，此时电池组装置不进行投入或者已经全部投入，仅通过控制调节火力发电量PG来满足负荷变化的需求；
步骤三、计算临界条件①、②、③。
2.根据权利要求1中一种AGC调度的电池充放电方法所述的步骤二中所述的将总的发电控制划分为四个区域，其划分方法如下：
首先判断是发电量多还是负荷量大(即用电量大)若负荷大则先将电池已存储的电量放出，此时保证新能源全部接纳，若电池全部放电后仍然不能满足要求，此时进行火力发电的增发，以满足负荷用电量需求；
若此时发电量大，则先控制火电在发电下限，然后利用临界条件①判断，将数据带入①若等式左边小于等于右边，则区域为常规电源区域；
若带入①左边大于右边则将数据带入临界条件②判断，若②中左边小于等于右边，则此区域为电池放电区域；
若带入②左边大于右边则将数据带入临界条件③判断，若③中左边小于等于右边，则此区域为电池充电区域；
若带入③左边大于右边则为第四区域，舍弃部分清洁能源，保证系统稳定；
由于清洁能源使用超短期负荷预测，时间为5-15分钟，且负荷实时变化，则每次进行调度变化以五分钟为基准，每五分钟进行一次区域比较，以便及时进行调度控制，保重系统运行的可靠性和安全性。
3.根据权利要求1或2中一种AGC调度的电池充放电方法所述的临界条件①其特征在于，计算公式如下：
其中PGMIN为火力发电最小值；
PC为单位时间联络线功率；
Pn为单位时间清洁能源发电量；
PD为单位时间负荷用电功率
t0-t1为积分时间，为满足供需平衡即t0-t1时间内发电量等于用电量。
4.权利要求1或2中一种AGC调度的电池充放电方法所述的临界条件②其特征在于，计算公式如下：
Ped,i为单位时间电池放电的功率；
由于电池是由m个小电储热组进行布置的，因此单位时间内总的tde.i为电池可最大放电时间，t0-t1为积分时间；
α为电池状态系数；若要求充电时间超过当前可充电时间则系数为1此时充电时间为可蓄电时间若要求充电时间小于可充电时间则积分时间按照系统分配时间来算此时蓄电池组有充分的可调度容量。
5.权利要求1或2中一种AGC调度的电池充放电方法所述的临界条件③其特征在于，计算公式如下：
其中PGMIN为火力发电最小值；
PC为单位时间联络线功率；
Pn为单位时间清洁能源发电量；
PD为单位时间负荷用电功率；
t0-t1为积分时间；
Pec,i为电池充电时间；
tce.i为电池最大可充电时间；
α为电池状态系数；若要求充电时间超过当前可充电时间则系数为1此时充电时间为可蓄电时间若要求充电时间小于可充电时间则积分时间按照系统分配时间来算此时蓄电池组有充分的可调度容量。
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