CN110011334B - 一种用于超临界火力发电机组的自动调节控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于超临界火力发电机组的自动调节控制系统及方法，所述方法包括：采集调节信号的时长T与调节幅度的大小P；根据预先设定的调节信号的信号特性与储能模块的启动设置之间的对应关系，查找出所述时长T和所述调节幅度的大小P所属的信号特性所对应的储能模块的启动设置；根据所述调节信号的信号特性设置启动储能模块，以及控制所述储能模块调节系统频率。根据电力调度部门的调度信号的时长和调节信号变化幅度的大小不同，并通过灵活地组合不同的储能模块，既能达到满足调度需求的目的，也能实现整个混合储能系统的高效、安全、稳定的运行。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统自动调节控制技术领域，尤其涉及的是一种用于超临界火力发电机组的自动调节控制方法及系统。
背景技术
目前，由于大规模可再生能源接入电网，使得电网的安全运行遇到了比较大的挑战。大容量的负荷波动严重影响了电网的频率稳定。为了稳定电网的频率，保障电网的安全运行，兴建了大量的抽水蓄能电站和具备快速响应能力的燃气电站。但随着社会经济的区域差异越来越大，电网的结构性失衡越来越严重，仅仅依靠抽蓄电站和具备快速响应能力的燃机机组已经无法满足电网的调频需求。随着可再生能源的持续发展，为了保证电网的安全稳定运行，需要有更多的频率调节手段来供电网调度支配，具备一次调频和二次调频能力的大型超临界火电机组也逐步投入到电力市场中的辅助调节辅助中。
现有的电网调频手段主要有三种，一是依靠抽水蓄能电站的调节能力，其特点是功率大时间长；二是依靠具备快速响应能力的燃气电站，其特点是响应速度快；三是依靠现有的具备AGC功能的火电机组，其特点是分布广且数量多。但这三种调频手段已经逐渐不能满足电网的调节需求，抽水蓄能电站由于地理环境的限制一般在电网末端，难以对城市负荷中心的频率波动起到调节作用。燃气电站由于自身的运行特点，调频能力有限且成本较高，难以长时间频繁调节。具备AGC功能的火电机组虽然具备一定的调频能力，但由于汽轮机组的运行特性，容易出现过调，延迟调节甚至反向调节的问题，都不能很好地满足电网对调频调节的需求。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种用于超临界火力发电机组的自动调节控制方法及系统，以解决现有的电网调频手段不能满足电网对调频调节的需求的问题。
一种用于超临界火力发电机组的自动调节控制方法，包括以下步骤：
步骤A、采集调节信号的时长T与调节幅度的大小P；
步骤B、根据预先设定的调节信号的信号特性与储能模块的启动设置之间的对应关系，查找出所述时长T和所述调节幅度的大小P所属的信号特性所对应的储能模块的启动设置；
步骤C、根据所述调节信号的信号特性设置启动储能模块，以及控制所述储能模块调节系统频率。
其中，所述储能模块包括飞轮储能模块、电化学储能模块与压缩储能发电模块中的一种或多种。
其中，所述调节信号的信号特性包括：信号所属频段和所属幅值高低；
其中，若T﹤t1，则调节信号属于高频信号，若T﹥t2，则调节信号属于低频信号，若t1﹤T﹤t2，则调节信号属于中频信号；若P﹤p1，则调节信号属于低幅信号，若P﹥p2，则调节信号属于高幅信号，若p1﹤P﹤p2，则调节信号属于中幅信号；
其中，t1、t2为预设的调节信号的时长，且t2﹥t1；p1、p2为预设的调节幅度的大小，且p2﹥p1。
其中，所述步骤B包括：
步骤B1、当满足条件T﹤t1，且P﹤p1时，则所述调节信号处于高频低幅状态，则控制启动所述飞轮储能模块；
步骤B2、当满足条件T﹤t1，且P﹥p1时，则所述调节信号处于高频高幅状态，则控制启动多个所述电化学模块；
其中，所述步骤B包括：
步骤B3、当满足条件t1﹤T﹤t2，且P﹤p1时，则调节信号处于中频低幅状态，则控制启动飞轮储能模块与电化学模块；
步骤B4、当满足条件T﹤t1，且p1﹤P﹤p2时，则调节信号处于高频低幅状态，则控制启动飞轮储能模块与电化学模块；
步骤B5、当满足条件t1﹤T﹤t2，且p1﹤P﹤p2时，则调节信号处于中频中幅状态，则控制电化学模块与压缩储能模块；
步骤B6、当满足条件T﹥t2，且p1﹤P﹤p2时，则调节信号处于低频中幅状态，则控制启动电化学模块与压缩储能模块；
步骤B7、当满足条件T﹥t2，且P﹥p2时，则调节信号处于低频高幅状态，则控制启动电化学模块与压缩储能模块；
步骤B8、当满足条件t1﹤T﹤t2，且P﹥p2时，则控制电化学模块与压缩储能模块。
其中，所述步骤B包括：
B9、当满足条件T﹥t2，且P﹤p1时，则调节信号处于低频低幅状态，则控制启动飞轮储能模块、电化学模块与压缩储能模块。
一种用于超临界火力发电机组的自动调节控制系统，包括RTU模块、DCS模块与AGC模块，还包括储能模块与储能主控模块，所述储能模块、RTU模块、DCS模块、AGC模块均与储能主控模块连接；
所述储能主控模块用于采集调节信号的时长T与调节信号的调节幅度的大小P，根据预先设定的调节信号的信号特性与储能模块的启动设置之间的对应关系，查找出所述时长T和所述调节幅度的大小P所属的信号特性所对应的储能模块的启动设置，并根据所述调节信号的信号特性设置启动储能模块，以及控制所述储能模块调节系统频率。
其中，所述储能模块包括飞轮储能模块、电化学储能模块与压缩储能发电模块。
其中，所述调节信号的信号特性包括：信号所属频段和所属幅值高低；若T﹤t1，则所述调节信号属于高频信号，若T﹥t2，则所述调节信号属于低频信号，若t1﹤T﹤t2，则所述调节信号属于中频信号；若P﹤p1，则所述调节信号属于低幅信号，若P﹥p2，则所述调节信号属于高幅信号，若p1﹤P﹤p2，则所述调节信号属于中幅信号；
其中，t1、t2为预设的所述调节信号的时长，且t2﹥t1；p1、p2为预设的调节幅度的大小，且p2﹥p1。
其中，所述储能主控模块包括：
数据采集单元，用于采集调节信号的时长T与调节信号的调节幅度的大小P；
控制单元，根据预先设定的调节信号的信号特性与储能模块的启动设置之间的对应关系，查找出所述时长T和所述调节幅度的大小P所属的信号特性所对应的储能模块的启动设置，并根据所述调节信号的信号特性设置启动储能模块，以及控制所述储能模块调节系统频率；
第一判断单元，当满足条件T﹤t1，且P﹤p1时，则所述调节信号处于高频低幅状态，则控制启动所述飞轮储能模块；
第二判断单元，当满足条件T﹤t1，且P﹥p1时，则所述调节信号处于高频高幅状态，则控制启动多个所述电化学模块；
第三判断单元，当满足条件t1﹤T﹤t2，且P﹤p1时，则调节信号处于中频低幅状态，则控制启动飞轮储能模块与电化学模块；
第四判断单元，当满足条件T﹤t1，且p1﹤P﹤p2时，则调节信号处于高频低幅状态，则控制启动飞轮储能模块与电化学模块；
第五判断单元，当满足条件t1﹤T﹤t2，且p1﹤P﹤p2时，则调节信号处于中频中幅状态，则控制电化学模块与压缩储能模块；
第六判断单元，当满足条件T﹥t2，且p1﹤P﹤p2时，则调节信号处于低频中幅状态，则控制启动电化学模块与压缩储能模块；
第七判断单元，当满足条件T﹥t2，且P﹥p2时，则调节信号处于低频高幅状态，则控制启动电化学模块与压缩储能模块；
第八判断单元，当满足条件t1﹤T﹤t2，且P﹥p2时，则控制电化学模块与压缩储能模块；
第九判断单元，当满足条件T﹥t2，且P﹤p1时，则调节信号处于低频低幅状态，则控制启动飞轮储能模块、电化学模块与压缩储能模块。
综上所述，本发明所提供的一种用于超临界火力发电机组的自动调节控制方法及系统，所述方法包括：采集调节信号的时长T与调节幅度的大小P；根据预先设定的调节信号的信号特性与储能模块的启动设置之间的对应关系，查找出所述时长T和所述调节幅度的大小P所属的信号特性所对应的储能模块的启动设置；根据所述调节信号的信号特性设置启动储能模块，以及控制所述储能模块调节系统频率。本发明用于电力系统的辅助调节服务中，可以提升大型超临界火电机组的运行灵活性，使得火电厂内的机-炉协调更佳，能够在锅炉的稳燃负荷下安全运行；有利于改善大型超临界火电机组的一次调频能力，减少火电厂的机-炉损耗，降低水冷壁和过热器的故障率；极大地提升大型超临近火电机组的二次调频能力，提高大型超临界火电机组在响应AGC指令时的性能指标，在调节速率，调节精度以及响应AGC信号的响应时间方面，均作出较大的改善；并且，本发明中的三个储能模块的功能边界互有重叠，因此通过本发明中的9种控制策略，可以互相支持，实现1+1+1>3的效果。基于9种灵活丰富的控制策略，不仅提升了各个储能子模块的运行效率，也提升了整体储能系统的使用寿命，降低了运营风险，提升了能源使用效率，实现了整个混合储能系统的零排放。
附图说明
图1为一个实施例中一种用于超临界火力发电机组的自动调节控制方法的流程示意图。
图2为一个实施例中一种用于超临界火力发电机组的自动调节控制系统中控制策略根据调度信号的时长t和幅度p变化的示意图。
图3为一个实施例中一种用于超临界火力发电机组的自动调节控制系统的结构示意图。
图4为一个实施例中一种用于超临界火力发电机组的自动调节控制系统的控制流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明还提供了一种用于超临界火力发电机组的自动调节控制方法的较佳实施例，包括：
一种用于超临界火力发电机组的自动调节控制方法，包括以下步骤：
步骤S100、采集调节信号的时长T与调节幅度的大小P；
步骤S200、根据预先设定的调节信号的信号特性与储能模块的启动设置之间的对应关系，查找出所述时长T和所述调节幅度的大小P所属的信号特性所对应的储能模块的启动设置；
步骤S300、根据所述调节信号的信号特性设置启动储能模块，以及控制所述储能模块调节系统频率。
根据调度信号的时长和调节信号的调节信号幅度的大小制定相应的控制策略，并控制不同的储能模块用于电力系统的辅助调节服务中；或者，所述储能主控模块根据调度信号的时长和调节信号幅度的大小制定相应的控制策略并控制不同的储能模块进行组合，用于电力系统的辅助调节服务中。
其中，所述控制策略包括高频低幅控制策略、中频低幅控制策略、中频中幅控制策略、高频中幅控制策略、低频第幅控制策略、低频中幅控制策略、低频高幅控制侧率、中频高幅控制策略与高频高幅控制策略。
其中，所述电力系统的辅助调节服务包括一次调频服务、二次调频服务以及深度调峰服务。
具体的，一次调频是指由发电机组调速系统的频率特性所固有的能力，随频率变化而自动进行频率调整。二次调频，也称为自动发电控制（AGC），是指发电机组提供足够的可调整容量及一定的调节速率，在允许的调节偏差下实时跟踪频率，以满足系统频率稳定的要求，二次调频可以做到频率的无差调节，且能够对联络线功率进行监视和调整。调峰，由于用电负荷是不均匀的。在用电高峰时，电网往往超负荷，因电能不能储存，电能的发出和使用是同步的，所以需要多少电量，发电部门就必须同步发出多少电量，电力系统中的用电负荷是经常发生变化的，为了维持有功功率平衡，保持系统频率稳定，需要发电部门相应改变发电机的出力以适应用电负荷的变化。
其中，所述储能模块包括飞轮储能模块、电化学储能模块与压缩储能发电模块。
具体的，所述飞轮储能模块是以飞轮储能为混合系统的功率模块，具有适合大功率短时间频繁充放电的特性及快速响应的能力，可用于单独参与电力系统的调节，以及联合所述电化学储能模块向电力系统提供二次调频服务。本发明中的飞轮储能技术是基于磁悬浮轴承的飞轮储能技术，具有长寿命（日历寿命20年），高转速（每分钟几万转），大功率，高效率（90%以上）等优点，适合为电力系统提供一次调频服务与二次调频服务。
具体的，所述电化学储能模块是以锂离子电池储能集装箱为混合系统的能量模块，作为能量模块的锂离子电池储能技术，要发挥其储电能力强且充放电响应速度较快，整个储能循环效率较高的特点，用于单独参与电力系统调频服务，以及向电网区域提供深度调峰服务。本发明中的锂离子储能集装箱技术，是基于磷酸铁锂电池的电化学储能系统，具有成本低，寿命长，安全可靠，无爆炸风险等特点。
具体的，所述压缩储能模块是以压缩空气储能发电系统为混合系统的容量模块，作为容量模块的压缩空气储能发电系统，发挥其储能容量大且输出时长灵活可控的特点，用于参与电力系统的二次调频服务以及深度调峰服务。本发明中的压缩空气储能技术，是基于活塞式压缩空气动力机的储能系统，此活塞式的压缩空气动力机，既可以提供持续灵活的功率输出，又能实现能量的梯级利用，将高压空气做功后，转变为低温清洁的冷气，此冷气可以用来直接冷却混合系统中的电化学储能集装箱及飞轮模块，从而提升整个混合系统的效率，降低系统的运行能耗。
在一个实施例中，所述调节信号的信号特性包括：信号所属频段和所属幅值高低；若T﹤t1，则调节信号属于高频信号，若T﹥t2，则调节信号属于低频信号，若t1﹤T﹤t2，则调节信号属于中频信号；若P﹤p1，则调节信号属于低幅信号，若P﹥p2，则调节信号属于高幅信号，若p1﹤P﹤p2，则调节信号属于中幅信号；
其中，t1、t2为预设的调节信号的时长，且t2﹥t1；p1、p2为预设的调节幅度的大小，且p2﹥p1。
在一个实施例中，当满足条件T﹤t1，且P﹤p1时，则所述调节信号处于高频低幅状态，则控制启动所述飞轮储能模块；
在一个实施例中，当满足条件T﹤t1，且P﹥p1时，则所述调节信号处于高频高幅状态，则控制启动多个所述电化学模块；
在一个实施例中，当满足条件t1﹤T﹤t2，且P﹤p1时，则调节信号处于中频低幅状态，则控制启动飞轮储能模块与电化学模块；
在一个实施例中，当满足条件T﹤t1，且p1﹤P﹤p2时，则调节信号处于高频低幅状态，则控制启动飞轮储能模块与电化学模块；
在一个实施例中，当满足条件t1﹤T﹤t2，且p1﹤P﹤p2时，则调节信号处于中频中幅状态，则控制电化学模块与压缩储能模块；
在一个实施例中，当满足条件T﹥t2，且p1﹤P﹤p2时，则调节信号处于低频中幅状态，则控制启动电化学模块与压缩储能模块；
在一个实施例中，当满足条件T﹥t2，且P﹥p2时，则调节信号处于低频高幅状态，则控制启动电化学模块与压缩储能模块；
在一个实施例中，当满足条件t1﹤T﹤t2，且P﹥p2时，则控制电化学模块与压缩储能模块。
在一个实施例中，当满足条件T﹥t2，且P﹤p1时，则调节信号处于低频低幅状态，则控制启动飞轮储能模块、电化学模块与压缩储能模块。
本发明提供的一种用于超临界火力发电机组的自动调节控制方法，根据电力调度部门的调度信号的时长和调节信号变化幅度的大小不同，形成9种不同的控制策略。在每一种控制策略下，通过灵活地组合不同的储能技术模块，既能达到满足调度需求的目的，也能实现整个混合储能系统的高效、安全、稳定的运行。基于9种灵活丰富的控制策略，不仅提升了各个储能子模块的运行效率，也提升了整体储能系统的使用寿命，降低了运营风险，提升了能源使用效率，实现了整个混合储能系统的零排放。
应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图2所示，所述调度信号的时长为T，将t1设置为0.5mins，t2设置为10mins，p1设置为3%·P额（P额，发电机组的额定功率），p2设置为10%·P额；
当调度信号的时长T小于30s，调节信号的幅度P小于3·%P额，则当前调节信号属于高频低幅信号。
具体的，当调节信号的时长小于30秒，调节幅度小于机组额定功率的3%的时候，此调节信号属于低频低幅信号，此时通过混合储能系统的控制单元发出信号，使得飞能储能模块做出响应，即可满足调节需求。
当30s<T<10mins且P<3%·P额，则当前调节信号属于中频低幅信号。
具体的，当调节信号的时长大于30秒但小于10分钟，调节幅度小于机组额定功率的3%的时候，此调节信号属于中频低幅信号。由于调节信号的响应时间较长，只通过飞轮储能模块已经不能满足调节需求，所以此时通过混合储能系统的控制单元发出信号，使得飞轮储能模块与电化学储能模块同时做出响应，即可满足调节需求。
当30s<T<10mins且3%·P额<P<10%·P额，则当前调节信号属于中频中幅信号。
具体的，当调节信号的时长小于30秒，调节幅度大于机组额定功率的3%但小于机组额定功率的10%的时候，此调节信号属于高频中幅信号。由于调节信号的持续时间足够长，仅仅依靠只通过飞轮储能模块已经不能满足调节需求；与此同时，由于调节信号的变化幅度较大，只依赖电化学储能模块也难以满足调节信号幅度方面的要求；而压缩储能模块的启动时间小于5分钟，所以此时通过混合储能系统的控制单元发出信号，使得电化学储能模块与压缩储能模块同时做出响应，即可满足调节需求。
当T<30s 且 3%·P额<P<10%·P额，则当前调节信号属于高频中幅信号。
具体的，当调节信号的时长大于30秒但小于10分钟，调节幅度大于机组额定功率的3%但小于机组额定功率的10%的时候，此调节信号属于高频中幅信号。虽然调节信号的持续时间不长，但是调节信号的功率变化幅度较大，仅依靠飞轮储能模块只能满足功率变化不大的高频需求；仅依靠电化学储能模块虽然能够满足高频中幅的需求，但需要电化学储能模块中的电池短时间内超大功率运行，有损电化学储能模块的安全与寿命；因此，需要通过模块混合储能系统的控制单元发出信号，使得飞轮储能模块先做出响应，随后电化学储能模块跟随做出响应，在满足调节需求的同时，还能减轻电化学储能模块的运行压力。
当T>10mins且P<3%·P额，则当前调节信号属于低频低幅信号。
具体的，当调节信号的时长大于10分钟，调节信号的幅度小于机组额定功率的3%的时候，此调节信号属于低频低幅信号。调节信号的持续时间长，但是调节信号的功率变化幅度不大，仅依靠飞轮储能模块只能在较短的时间内满足需求；仅依靠电化学储能模块虽然能够满足较长时间的需求，但时长超过30mins后就难以持续输出，这个时候，就需要依靠压缩储能模块进行接力。因此，需要通过模块混合储能系统的控制单元发出信号，使得(A+B)模块先做出响应，随后压缩储能模块接力做出响应，可以满足调节需求。
当T>10mins且 3%·P额<P<10%·P额，则当前调节信号属于低频中幅信号。
具体的，当调节信号的时长大于10分钟，调节幅度大于机组额定功率的3%但小于机组额定功率的10%的时候，此调节信号属于低频中幅信号。调节信号的持续时间长，但是调节信号的功率变化幅度适中，依靠飞轮储能模块已经完全无法满足需求；仅依靠电化学储能模块虽然能够满足较长时间的需求，但时长超过30mins后就难以持续输出，这个时候，就需要依靠压缩储能模块进行接力。因此，需要通过模块混合储能系统的控制单元发出信号，使得电化学储能模块先做出响应，随后压缩储能模块接力做出响应，可以基本满足调节需求。
当T>10mins且 P>10%·P额，则当前调节信号属于低频高幅信号。
具体的，当调节信号的时长大于10分钟，调节幅度大于机组额定功率的10%，此调节信号属于低频高幅信号。调节信号的持续时间长且调节信号的功率变化幅度大，依靠飞轮储能模块和电化学储能模块都已经无法满足需求；可以依靠电化学储能模块作为过渡手段，为压缩储能模块的启动提供反应时间。因此，需要通过模块混合储能系统的控制单元发出信号，使得电化学储能模块和压缩储能模块同时启动，待压缩储能模块达到额定输出功率之后，电化学储能模块退出，可以基本满足调节需求。
当30s<T<10mins且P>10%·P额，则当前调节信号属于中频高幅信号。
具体的，当调节信号的时长大于30秒但小于10分钟，调节幅度大于机组额定功率的10%，此调节信号属于中频高幅信号。调节信号的持续时间适中且调节信号的功率变化幅度大，依靠电化学储能模块只能满足部分需求；可以依靠电化学储能模块作为支撑手段，为压缩储能模块的启动提供反应时间并分担部分压缩储能模块的运行压力。因此，需要通过模块混合储能系统的控制单元发出信号，使得电化学储能模块和压缩储能模块同时启动，待压缩储能模块达到额定输出功率之后，电化学储能模块备用，与压缩储能模块联合打捆运行，可以基本满足调节需求。
当T<30s且 P>10%·P额，则当前调节信号属于高频高幅信号。
具体的，当调节信号的时长小于30秒，调节幅度大于机组额定功率的10%，此调节信号属于高频高幅信号。此类型信号很少见，且常规手段难以完全满足，必须配置多个电化学储能模块才能满足调度需求。
本发明中的三个储能模块的功能边界互有重叠，因此通过本发明中的9种控制策略，可以互相支持，实现1+1+1>3的效果。可以改善大型超临界火电机组的一次调频能力，减少火电厂的机-炉损耗，降低水冷壁和过热器的故障率。可以极大地提升大型超临近火电机组的二次调频能力，提高大型超临界火电机组在响应AGC指令时的性能指标，在调节速率，调节精度以及响应AGC信号的响应时间方面，均作出较大的改善。可以提升大型超临界火电机组的运行灵活性，使得火电厂内的机-炉协调更佳，具有深度调峰的能力，能够在锅炉的稳燃负荷下安全运行。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种用于超临界火力发电机组的自动调节控制系统，包括RTU模块400、DCS200模块与AGC模块300，还包括储能模块与储能主控模块100，其中，RTU模块400为远程监控模块，DCS模块200为集散控制模块，AGC模块300为自动发电控制模块。所述储能模块、RTU模块400、DCS模块200、AGC模块300均与储能主控模块连接。
所述储能主控模块用于采集调节信号的时长T与调节信号的调节幅度的大小P，并根据所述的调节信号的时长T与调节信号的调节幅度的大小P控制启动储能模块的个数用于电力系统频率调节中。
其中，所述储能模块包括飞轮储能模块、电化学储能模块与压缩储能发电模块。
其中，所述调节信号的信号特性包括：信号所属频段和所属幅值高低；若T﹤t1，则所述调节信号属于高频信号，若T﹥t2，则所述调节信号属于低频信号，若t1﹤T﹤t2，则所述调节信号属于中频信号；若P﹤p1，则所述调节信号属于低幅信号，若P﹥p2，则所述调节信号属于高幅信号，若p1﹤P﹤p2，则所述调节信号属于中幅信号；
其中，t1、t2为预设的所述调节信号的时长，且t2﹥t1；p1、p2为预设的调节幅度的大小，且p2﹥p1。
其中，所述储能主控模块包括：
数据采集单元，用于采集调节信号的时长T与调节幅度的大小P；
控制单元，根据预先设定的调节信号的信号特性与储能模块的启动设置之间的对应关系，查找出所述时长T和所述调节幅度的大小P所属的信号特性所对应的储能模块的启动设置，并根据所述调节信号的信号特性设置启动储能模块，以及控制所述储能模块调节系统频率；
其中，所述调节信号的信号特性包括：信号所属频段和所属幅值高低；
第一判断单元，当满足条件T﹤t1，且P﹤p1时，则所述调节信号处于高频低幅状态，则控制启动所述飞轮储能模块；
第二判断单元，当满足条件T﹤t1，且P﹥p1时，则所述调节信号处于高频高幅状态，则控制启动多个所述电化学模块；
第三判断单元，当满足条件t1﹤T﹤t2，且P﹤p1时，则调节信号处于中频低幅状态，则控制启动飞轮储能模块与电化学模块；
第四判断单元，当满足条件T﹤t1，且p1﹤P﹤p2时，则调节信号处于高频低幅状态，则控制启动飞轮储能模块与电化学模块；
第五判断单元，当满足条件t1﹤T﹤t2，且p1﹤P﹤p2时，则调节信号处于中频中幅状态，则控制电化学模块与压缩储能模块；
第六判断单元，当满足条件T﹥t2，且p1﹤P﹤p2时，则调节信号处于低频中幅状态，则控制启动电化学模块与压缩储能模块；
第七判断单元，当满足条件T﹥t2，且P﹥p2时，则调节信号处于低频高幅状态，则控制启动电化学模块与压缩储能模块；
第八判断单元，当满足条件t1﹤T﹤t2，且P﹥p2时，则控制电化学模块与压缩储能模块；
第九判断单元，当满足条件T﹥t2，且P﹤p1时，则调节信号处于低频低幅状态，则控制启动飞轮储能模块、电化学模块与压缩储能模块。
本发明还提供了用于超临界火力发电机组的自动调节控制系统的流程图，如图4所示，包括步骤：
S10、调度中心得到调度信号的时长和调节信号变化幅度；
S11、经AGC模块后传至RTU模块、DES模块与储能主控模块；
S12、经RTU模块传至储能主控模块与DCS模块；
S13、经DCS模块后再将信号传至发电机组，同时执行步骤S15；
S14、发电机组工作；
S15、储能主控模块获取p、t的值；
S16、判断p、t的大小；
S17、储能主控模块获取调度信号的时长和调节信号的调节幅度的大小，选择相应的控制策略，并控制储能模块进行组合用于电力系统的辅助调节服务中；
S18、通过储能逆变器（PCS）；
S19、储能升压变；
S20、电厂主变；
S21、电网。
通过上述实施例可以进一步说明，通过灵活地组合不同的储能技术模块，极大地提升大型超临近火电机组的二次调频能力，提高大型超临界火电机组在响应AGC指令时的性能指标，在调节速率，调节精度以及响应AGC信号的响应时间方面，均作出较大的改善。可以提升大型超临界火电机组的运行灵活性，使得火电厂内的机-炉协调更佳，具有深度调峰的能力，能够在锅炉的稳燃负荷下安全运行。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (3)
1.一种用于超临界火力发电机组的自动调节控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A、采集调节信号的时长T与调节幅度的大小P；
步骤B、根据预先设定的调节信号的信号特性与储能模块的启动设置之间的对应关系，查找出所述时长T和所述调节幅度的大小P所属的信号特性所对应的储能模块的启动设置；所述储能模块包括飞轮储能模块、电化学储能模块与压缩储能发电模块；
所述调节信号的信号特性包括：信号所属频段和所属幅值高低；
若T﹤t1，则调节信号属于高频信号，若T﹥t2，则调节信号属于低频信号，若t1﹤T﹤t2，则调节信号属于中频信号；若P﹤p1，则调节信号属于低幅信号，若P﹥p2，则调节信号属于高幅信号，若p1﹤P﹤p2，则调节信号属于中幅信号；
其中，t1、t2为预设的调节信号的时长，且t2﹥t1；p1、p2为预设的调节幅度的大小，且p2﹥p1；
所述步骤B包括：
步骤B1、当信号特性满足条件T﹤t1，且P﹤p1时，则所述调节信号处于高频低幅状态，则启动设置为控制启动所述飞轮储能模块；
步骤B2、当信号特性满足条件T﹤t1，且P﹥p1时，则所述调节信号处于高频高幅状态，则启动设置为控制启动多个所述电化学储能模块；
步骤B3、当信号特性满足条件t1﹤T﹤t2，且P﹤p1时，则调节信号处于中频低幅状态，则启动设置为控制启动飞轮储能模块与电化学储能模块；
步骤B4、当信号特性满足条件T﹤t1，且p1﹤P﹤p2时，则调节信号处于高频低幅状态，则启动设置为控制启动飞轮储能模块与电化学模块；
步骤B5、当信号特性满足条件t1﹤T﹤t2，且p1﹤P﹤p2时，则调节信号处于中频中幅状态，则启动设置为控制电化学储能模块与压缩储能发电模块；
步骤B6、当信号特性满足条件T﹥t2，且p1﹤P﹤p2时，则调节信号处于低频中幅状态，则启动设置为控制启动电化学储能模块与压缩储能发电模块；
步骤B7、当信号特性满足条件T﹥t2，且P﹥p2时，则调节信号处于低频高幅状态，则启动设置为控制启动电化学储能模块与压缩储能发电模块；
步骤B8、当信号特性满足条件t1﹤T﹤t2，且P﹥p2时，则启动设置为控制电化学储能模块与压缩储能发电模块；
步骤C、根据所述调节信号的信号特性设置启动储能模块，以及控制所述储能模块调节系统频率。
2.根据权利要求1所述的用于超临界火力发电机组的自动调节控制方法，其特征在于，所述步骤B还包括：
B9、当信号特性满足条件T﹥t2，且P﹤p1时，则调节信号处于低频低幅状态，则启动设置为控制启动飞轮储能模块、电化学储能模块与压缩储能发电模块。
3.一种用于超临界火力发电机组的自动调节控制系统，包括RTU模块、DCS模块与AGC模块，其特征在于，还包括储能模块与储能主控模块，所述储能模块、RTU模块、DCS模块、AGC模块均与储能主控模块连接；
所述储能主控模块用于采集调节信号的时长T与调节幅度的大小P，根据预先设定的调节信号的信号特性与储能模块的启动设置之间的对应关系，查找出所述时长T和所述调节幅度的大小P所属的信号特性所对应的储能模块的启动设置，并根据所述调节信号的信号特性设置启动储能模块，以及控制所述储能模块调节系统频率；
所述储能模块包括飞轮储能模块、电化学储能模块与压缩储能发电模块；
所述调节信号的信号特性包括：信号所属频段和所属幅值高低；若T﹤t1，则所述调节信号属于高频信号，若T﹥t2，则所述调节信号属于低频信号，若t1﹤T﹤t2，则所述调节信号属于中频信号；若P﹤p1，则所述调节信号属于低幅信号，若P﹥p2，则所述调节信号属于高幅信号，若p1﹤P﹤p2，则所述调节信号属于中幅信号；
其中，t1、t2为预设的所述调节信号的时长，且t2﹥t1；p1、p2为预设的调节幅度的大小，且p2﹥p1。
所述储能主控模块包括：
数据采集单元，用于采集调节信号的时长T与调节信号的调节幅度的大小P；
控制单元，根据预先设定的调节信号的信号特性与储能模块的启动设置之间的对应关系，查找出所述时长T和所述调节幅度的大小P所属的信号特性所对应的储能模块的启动设置，并根据所述调节信号的信号特性设置启动储能模块，以及控制所述储能模块调节系统频率；
第一判断单元，当满足条件T﹤t1，且P﹤p1时，则所述调节信号处于高频低幅状态，则控制启动所述飞轮储能模块；
第二判断单元，当满足条件T﹤t1，且P﹥p1时，则所述调节信号处于高频高幅状态，则控制启动多个所述电化学储能模块；
第三判断单元，当满足条件t1﹤T﹤t2，且P﹤p1时，则调节信号处于中频低幅状态，则控制启动飞轮储能模块与电化学储能模块；
第四判断单元，当满足条件T﹤t1，且p1﹤P﹤p2时，则调节信号处于高频低幅状态，则控制启动飞轮储能模块与电化学储能模块；
第五判断单元，当满足条件t1﹤T﹤t2，且p1﹤P﹤p2时，则调节信号处于中频中幅状态，则控制启动电化学储能模块与压缩储能发电模块；
第六判断单元，当满足条件T﹥t2，且p1﹤P﹤p2时，则调节信号处于低频中幅状态，则控制启动电化学储能模块与压缩储能发电模块；
第七判断单元，当满足条件T﹥t2，且P﹥p2时，则调节信号处于低频高幅状态，则控制启动电化学储能模块与压缩储能发电模块；
第八判断单元，当满足条件t1﹤T﹤t2，且P﹥p2时，则控制启动电化学储能模块与压缩储能发电模块；
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (7)
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