CN110266027B - 一种适应于竞价机制的电加热储能炉实时功率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适应于竞价机制的电储能器实时功率控制方法，具体涉及电网调节领域，包括以下具体步骤：S1、通过供电电压自动调节加热功率，实现电网负荷平衡，调节步骤如下：S1.1、设计一个运行模型，配合电网用电负荷变化，自动调整电炉功率，促进电网用户负荷平衡；S1.2、运行模型连接电压调节系统，用于电压设置值的调整；S2、计算和控制用电功率实现调峰。本发明针对北方地区弃风、弃光电严重，用电侧电负荷波动大等问题，提出合理控制并利用电加热储能炉这样的数量较多的大功率用电设备完成对部分弃风、弃光电的消纳，通过对炉用电功率的调整，起到削峰填谷实时调峰的目的。

Description

一种适应于竞价机制的电加热储能炉实时功率控制方法

技术领域

本发明涉及电网调节技术领域，更具体地说，本发明涉及一种适应于竞价机制的电加热储能炉实时功率控制方法。

背景技术

随着新能源发电比例增加，弃风光电现象严重，用电侧电负荷复杂多变，给电网安全运行带来了挑战。北方清洁供暖改善了冬季环境污染问题，随着“煤改电”规模扩大，冬季供暖用电负荷日益增加，在确保居民供暖质量的同时，利用供暖设备削峰填谷和消纳弃光、弃风电是很好的思路。

供暖设备是大功率设备，工作负荷随天气变化而变化，随着电供暖设备的增多，必然会造成供暖设备用电负荷高度一致，对电网产生不利影响。蓄热式电加热储能炉可以避免用电一致性的产生，也可以在低谷电时消纳电能，然而电网用电负荷将越来越复杂多变，目前电加热储能炉运行方式大多是设置在当地低谷电较固定的时间段进行加热，电加热储能炉相对电网侧是独立的个体，并不能根据电网用电负荷变化情况自动调整，电加热储能炉这种运行方式也就不能充分发挥削峰填谷的作用，只能在电网较确定的明显低负荷时消纳电能，在电网负荷不稳定时或突然变化时毫无建树，随着电加热储能炉规模增加，这种低谷电价加热方式日后也未必对电网只是积极作用。电加热储能炉根据天气预报等参数很难进行准确的功率预测，电网侧很难极准确地预测用电负荷变化，对是否是电加热储能炉对用电负荷的影响也很难区分。

电加热储能炉在北方供暖市场应用越来越多，目前运行方式不能较好的实现削峰填谷的作用，有时甚至对电网用电负荷有不良影响等问题。

因此本发明针对以上现状，提出一种通过基于供电侧电压值进行调节运算，并巧妙完成运行工艺的设计，使得电加热储能炉不仅能够满足用户供暖需求，同时通过自动调节自我用电功率实现削峰填谷的目的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：在可调功率的蓄热供暖系统中，如何根据用电电压的变化实时改变电加热储能炉功率，使其在不影响正常供暖需求的前提下，实现削峰填谷的目的，为了克服上述缺陷，本发明的实施例提供一种适应于竞价机制的电加热储能炉实时功率控制方法，通过合理控制并利用电加热储能炉这样的数量较多的大功率用电设备完成对部分弃风、弃光电的消纳，通过对炉用电功率的调整起到削峰填谷实时调峰的目的。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适应于竞价机制的电加热储能炉实时功率控制方法，包括以下具体步骤：

S1、通过供电电压自动调节加热功率，实现电网负荷平衡，调节步骤如下：

S1.1、设计一个运行模型，配合电网用电负荷变化，自动调整电加热储能炉功率，促进电网用户负荷平衡，运行模型连接功率调节系统和电压检测设备，用于电加热储能炉功率的调整，调整电加热储能炉功率的策略如下：

1)当电压高于设置值时，输入功率增加，直至额定功率；

2)当电压小于设置值时输入功率减少直至0；

3)当蓄热体温度到达保护值高限时，输入功率×效率不大于实时放热量；

4)当蓄热体不满足供热需求时，实时加热，输入功率×效率不小于实时放热量；

S1.2、运行模型连接电压调节系统，用于电压设置值的调整，电压设置值的调整策略如下：

首先，电压调节系统支持人为设置加热时间段，也可不设置；

1)当蓄热体温度到达高限值的时间长度大于2小时时，电压调节系统自动上调电压设置值；

2)当电加热储能炉装机容量增加或电网侧发电量减小时，电压调节系统根据蓄热体不满足供热需求出现时间，自动调整电压设置值；在电加热储能炉本身设计蓄热量满足供热需求时，蓄热体不满足供热需求情况，若出现自动下调电压设置值；

3)为了防止天气变化造成的发电量减少或供热负荷增加等状况发生，电压调节系统设置电压设置值，使蓄热体温度到达高限值，且时间需能够保持半小时以上，当到达上限值时间累积不超过半小时时，自动上调电压设置值；

S2、计算和控制用电功率实现调峰，具体计算控制方法如下：

S2.1、通过检测电压值，实时计算设备输入功率；具体有两个计算值影响设备功率输入值，一个是电压设置值和电压测量值实时差，一个是电压测量值实时变化率；

计算增量式如下：

ΔP＝K1×(V-Vs)-K2×(V′-V)/Δt

式中：ΔP输入功率增加值；V当前电压值；Vs电压设置值；V′上个计算周期电压采样值；Δt计算周期；K1、K2计算参数设置值；

S2.2、功率控制通过输出百分比形式给控制器，将电加热储能炉百分比直接转换为AO通道值下发并输出，对于多加热器的电加热储能炉通过将百分比转换为加热器投入数量的方式，并轮询的方式循环使用加热器启停，虽然不能无极调节，方法中对功率输出的精度没有苛刻要求，同样可以达到调节输出的目的。

在一个优选地实施方式中，所述功率调节系统包括功率调节控制器，所述电压检测设备具体为电压测量仪。

在一个优选地实施方式中，所述电压调节系统包括电压调节控制器。

在一个优选地实施方式中，所述电压调节控制器与功率调节控制器电连接，所述电压调节控制器和功率调节控制器具体为PLC控制器。

在一个优选地实施方式中，所述步骤S1.2中，加热时间段包含并大于电网谷电时间段和消纳弃风、光电时间段。

在一个优选地实施方式中，所述步骤S1.2中，加热时间段时间为系统默认，具体时间可以调试时进行修订。

在一个优选地实施方式中，所述步骤S2.1中，电压设置值以串级调节的方法，取蓄热体温度到达上限值时间乘以比例系数方式增加或减少。

在一个优选地实施方式中，所述步骤S2.1中，检测电压值时，需要对电压做滤波处理，对功率输入值P做斜率限制处理。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明针对北方地区弃风、弃光电严重，用电侧电负荷波动大等问题，提出合理控制并利用电加热储能炉这样的数量较多的大功率用电设备完成对部分弃风、弃光电的消纳，通过对炉用电功率的调整，起到削峰填谷实时调峰的目的；

2、本发明在当电压增加时，控制储能电加热储能炉设备在满足供热需求的前提下实时增加功率，当电压减少时适当实时减少功率，多台设备同时作用时，可以达到削峰填谷的目的；在日后电价竞价机制建立完善后，这种控制方法有较明显的经济收益。

附图说明

图1为本发明的电网负荷曲线图。

图2为本发明的电加热储能炉功率曲线图。

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做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。

一种适应于竞价机制的电加热储能炉实时功率控制方法，包括以下具体步骤：

S1、通过供电电压自动调节加热功率，实现电网负荷平衡，调节步骤如下：

S1.1、设计一个运行模型，配合电网用电负荷变化，自动调整电加热储能炉功率，促进电网用户负荷平衡，运行模型连接功率调节系统和电压检测设备，用于电加热储能炉功率的调整，功率调节系统包括功率调节控制器，电压检测设备具体为电压测量仪，由于蓄热炉功率上限受限于蓄热体温度，当蓄热体温度到达上限保护值时，不允许输入热量大于发热量；下限受限于实时放热量满足供暖需求，因此调整电加热储能炉功率的策略如下：

1)当电压高于设置值时，输入功率增加，直至额定功率；

2)当电压小于设置值时输入功率减少直至0；

3)当蓄热体温度到达保护值高限时，输入功率×效率不大于实时放热量；

4)当蓄热体不满足供热需求时，实时加热，输入功率×效率不小于实时放热量；

S1.2、运行模型连接电压调节系统，电压调节系统包括电压调节控制器，用于电压设置值的调整，电压设置值的调整策略如下：

首先，电压调节系统支持人为设置加热时间段，也可不设置，加热时间段包含并大于电网谷电时间段和消纳弃风、光电时间段；在目前状态下，谷电时段和弃风、光电时段较长，电加热储能炉消纳的电能相对于电网用户负荷比例很小，基本是杯水车薪，这种状况下，在电压高于额定电压时加热足够满足供暖需求，但蓄热体温度到达高限值的时间长度不应该过长，一般不大于2小时；

1)当蓄热体温度到达高限值的时间长度大于2小时时，电压调节系统自动上调电压设置值；

2)当电加热储能炉装机容量增加或电网侧发电量减小时，电压调节系统根据蓄热体不满足供热需求出现时间，自动调整电压设置值；在电加热储能炉本身设计蓄热量满足供热需求时，蓄热体不满足供热需求情况，若出现自动下调电压设置值；

3)为了防止天气变化造成的发电量减少或供热负荷增加等状况发生，电压调节系统设置电压设置值，使蓄热体温度到达高限值，且时间需能够保持半小时以上，当到达上限值时间累积不超过半小时时，自动上调电压设置值；

自动计算和修改设置压力的方法更有利于电网负荷平衡，同时也避免了对系统进行功率预测计算，简化了计算和控制策略；

上述加热时间段时间为系统默认，具体时间可以调试时进行修订；

运行模型使电加热储能炉在需要满足供暖需求前提下，能配合电网用电负荷变化，自动调整自身功率，促进电网用户负荷平衡；

S2、计算和控制用电功率实现调峰，具体计算控制方法如下：

S2.1、检测电压值实时计算设备输入功率是算法的核心内容，通过检测电压值，实时计算设备输入功率；具体有两个计算值影响设备功率输入值，一个是电压设置值和电压测量值实时差，一个是电压测量值实时变化率；

计算增量式如下：

ΔP＝K1×(V-Vs)-K2×(V′-V)/Δt

式中：ΔP输入功率增加值；V当前电压值；Vs电压设置值；V′上个计算周期电压采样值；Δt计算周期；K1、K2计算参数设置值；

电压设置值以串级调节的方法，取蓄热体温度到达上限值时间乘以比例系数方式增加或减少；

另外，检测电压值时，需要对电压做滤波处理，对功率输入值P做斜率限制处理；

S2.2、功率控制通过输出百分比形式给控制器，将电加热储能炉百分比直接转换为AO通道值下发并输出，对于多加热器的电加热储能炉通过将百分比转换为加热器投入数量的方式，并轮询的方式循环使用加热器启停；

虽然不能无极调节，方法中对功率输出的精度没有苛刻要求，同样可以达到调节输出的目的。

进一步的，所述电压调节控制器与功率调节控制器电连接，所述电压调节控制器和功率调节控制器具体为PLC控制器。

电网上发电量等于用电量，假设发电量不变，当用电设备新增加时，其它用电设备功率会微微减少，保持整个电网用电功率不变，用电侧电压会小幅减小；当减少用电设备时，各用电设备功率会微微增加消化掉这部分减少设备原有功率，用电侧电压会小幅增加，基于这个现象，当电压增加时储能电加热储能炉设备在满足供热需求的前提下实时增加功率，当电压减少时适当实时减少功率，多台设备同时作用时，可以达到削峰填谷的目的，在日后电价竞价机制建立完善后，这种控制方法有较明显的经济收益。

具体实施场景如下：

某省光伏电站较丰富，供暖季谷电时间段为21：00至次日7：00共10小时，冬季白天下午时段光伏发电量较大，该地区某清洁电供暖站电加热储能炉，两台炉总功率4MW；项目采用本发明电压自动调节方式控制其输入功率，取得了较好的效果，达到了稳定负荷的预计效果；且由于电加热储能炉装机容量相对电网负荷很小，对电网负荷影响较小，具体见说明书附图1-2。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适应于竞价机制的电加热储能炉实时功率控制方法，其特征在于：包括以下具体步骤：

S1、通过供电电压自动调节加热功率，实现电网负荷平衡，调节步骤如下：

S1.1、设计一个运行模型，配合电网用电负荷变化，自动调整电加热储能炉功率，促进电网用户负荷平衡，运行模型连接功率调节系统和电压检测设备，用于电加热储能炉功率的调整，调整电加热储能炉功率的策略如下：

1)当电压高于设置值时，输入功率增加，直至额定功率；

2)当电压小于设置值时输入功率减少直至0；

3)当蓄热体温度到达保护值高限时，输入功率×效率不大于实时放热量；

4)当蓄热体不满足供热需求时，实时加热，输入功率×效率不小于实时放热量；

S1.2、运行模型连接电压调节系统，用于电压设置值的调整，电压设置值的调整策略如下：

首先，电压调节系统支持人为设置加热时间段，也可不设置；

1)当蓄热体温度到达高限值的时间长度大于2小时时，电压调节系统自动上调电压设置值；

2)当电加热储能炉装机容量增加或电网侧发电量减小时，电压调节系统根据蓄热体不满足供热需求出现时间，自动调整电压设置值；在电加热储能炉本身设计蓄热量满足供热需求时，蓄热体不满足供热需求情况，若出现自动下调电压设置值；

3)电压调节系统设置电压设置值，使蓄热体温度到达高限值，且时间需能够保持半小时以上，当到达上限值时间累积不超过半小时时，自动上调电压设置值；

S2、计算和控制用电功率实现调峰，具体计算控制方法如下：

S2.1、通过检测电压值，实时计算设备输入功率；具体有两个计算值影响设备功率输入值，一个是电压设置值和电压测量值实时差，一个是电压测量值实时变化率；

计算增量式如下：

ΔP＝K1×(V-Vs)-K2×(V′-V)/Δt

式中：ΔP输入功率增加值；V当前电压值；Vs电压设置值；V′上个计算周期电压采样值；Δt计算周期；K1、K2计算参数设置值；

S2.2、功率控制通过输出百分比形式给控制器，将电加热储能炉百分比直接转换为AO通道值下发并输出，对于多加热器的电加热储能炉通过将百分比转换为加热器投入数量的方式，并轮询的方式循环使用加热器启停。

2.根据权利要求1所述的一种适应于竞价机制的电加热储能炉实时功率控制方法，其特征在于：所述功率调节系统包括功率调节控制器，所述电压检测设备具体为电压测量仪。

3.根据权利要求2所述的一种适应于竞价机制的电加热储能炉实时功率控制方法，其特征在于：所述电压调节系统包括电压调节控制器。

4.根据权利要求3所述的一种适应于竞价机制的电加热储能炉实时功率控制方法，其特征在于：所述电压调节控制器与功率调节控制器电连接，所述电压调节控制器和功率调节控制器具体为PLC控制器。

5.根据权利要求1所述的一种适应于竞价机制的电加热储能炉实时功率控制方法，其特征在于：所述步骤S1.2中，加热时间段包含并大于电网谷电时间段和消纳弃风、光电时间段。

6.根据权利要求5所述的一种适应于竞价机制的电加热储能炉实时功率控制方法，其特征在于：所述步骤S1.2中，加热时间段时间为系统默认，具体时间可以调试时进行修订。

7.根据权利要求6所述的一种适应于竞价机制的电加热储能炉实时功率控制方法，其特征在于：所述步骤S2.1中，电压设置值以串级调节的方法，取蓄热体温度到达上限值时间乘以比例系数方式增加或减少。

8.根据权利要求7所述的一种适应于竞价机制的电加热储能炉实时功率控制方法，其特征在于：所述步骤S2.1中，检测电压值时，需要对电压做滤波处理，对功率输入值P做斜率限制处理。

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