CN110350557A - 一种面向电网调峰调频的复合储能系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种面向电网调峰调频的复合储能系统及方法，包括电网、电网调度装置、飞轮储能装置和压缩空气储能装置，电网调度装置与电网、飞轮储能装置、压缩空气储能装置电连接，飞轮储能装置和压缩空气储能装置与电网电连接，电网调度装置用于电网调峰调频。本发明充分利用压缩空气储能容量大，飞轮储能系统充放电响应快速，充放电次数多（寿命长）的特点，构建复合储能系统，制定调峰调频控制方法，满足电网调峰需要大容量、调频需要快速响应的要求。

Description

一种面向电网调峰调频的复合储能系统及方法
技术领域
本发明属于面向电网调峰调频的复合储能系统技术领域，具体涉及一种面向电网调峰调频的复合储能系统及方法。
背景技术
电网运行中频率是重要的指标之一，由于电力系统中发电、输电、配电和用电为同时瞬间完成，因此必须通过各种手段调整电网频率保持在合格范围内，保证电网的发电和用电平衡，维持电力系统中发电设备和用电设备的安全稳定运行。
随着新能源发电规模越来越大，其发电间歇性和波动性甚至反调节性的问题越来越突出，电力储能技术是有效解决途径之一。各种类型的储能技术有各自的优点和缺点，如飞轮储能优点是响应速度快、充放电次数多（寿命长），缺点是容量较小、有自用电损耗等；压缩空气储能优点是容量大，缺点是响应速度较慢等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种面向电网调峰调频的复合储能系统及方法，以解决现有技术中存在的问题。
本发明采取的技术方案为：一种面向电网调峰调频的复合储能系统，包括电网、电网调度装置、飞轮储能装置和压缩空气储能装置，电网调度装置与电网、飞轮储能装置、压缩空气储能装置电连接，飞轮储能装置和压缩空气储能装置与电网电连接，电网调度装置用于电网调峰调频。
电网调度装置包括数据采集模块、时间同步模块、负荷预测模块、调频功能模块和调峰功能模块，数据采集模块连接到调频功能模块和调峰功能模块，时间同步模块和负荷预测模块连接到调峰功能模块，，时间同步模块用于提供准确的时间信息，负荷预测模块用于提供15min后的负荷预测值，数据采集模块连接到电网，用于采集电网的频率、功率、电压和电流，调频功能模块和调峰功能模块分别连接到飞轮储能装置和压缩空气储能装置。
一种面向电网调峰调频的复合储能系统的方法，该方法为：系统工作时，数据采集模块采集到电网频率、功率、电压和电流，将频率信号发送至调频功能模块，按照系统设置的一次调频死区和调差系数的参数计算电网调频需增加/减少的功率值，将功率信号指令传送至飞轮储能装置，飞轮储能装置按照电网调频需增加/减少的功率值进入发电/耗电模式，并调节发电/耗电功率等于电网调度装置的增加/减少功率信号指令；将功率、电压和电流发送至调峰功能模块，按照时间模式和偏差模式计算电网调峰需增加/减少的功率值，将功率信号指令传送至压缩空气储能装置，压缩空气储能装置按照电网调峰需增加/减少的功率值进入发电/耗电模式，并调节发电/耗电功率等于电网调度装置的增加/减少功率信号指令。
调频功能模块的调频方法：调频功能模块接收电网频率信号，当系统频率高于设置的一次调频死区，按设定的调差系数进行计算并输出减少功率信号，飞轮储能装置进入耗电储能模式，并调节耗电功率等于电网调度装置的减少功率信号指令：当系统频率低于设置的一次调频死区，按设定的调差系数进行计算并输出增加功率信号，飞轮储能装置进入发电释能模式，并调节发电功率等于电网调度装置的增加功率信号指令。
调峰功能模块的调峰方法：调峰功能模块接收电网功率、电压和电流的信号，接收定时同步模块的时间信息和负荷预测系统的15min后负荷预测值，采用两种方法进行调峰，第一种是时间模式，设定时间段和设定功率值，到时间后自动按设定的功率值输出增加/减少功率值控制指令，压缩空气储能装置进入发电释能/耗电储能阶段并调整功率值到指令值。第二种是偏差模式，根据15min后负荷预测值与电网功率的偏差输出增加/减少功率值指令，压缩空气储能装置进入发电释能/耗电储能阶段并调整功率值到指令值。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明充分利用压缩空气储能容量大，飞轮储能系统充放电响应快速，充放电次数多（寿命长）的特点，构建复合储能系统，制定调峰调频控制方法，满足电网调峰需要大容量、调频需要快速响应的要求。
附图说明
图1为本发明的结构原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：如图1所示，一种面向电网调峰调频的复合储能系统，包括电网、电网调度装置、飞轮储能装置和压缩空气储能装置，电网调度装置与电网、飞轮储能装置、压缩空气储能装置电连接，飞轮储能装置和压缩空气储能装置与电网电连接，电网调度装置用于电网调峰调频，轮储能装置和压缩空气储能装置接入电网，均可以实现发电输出至电网和从电网耗电储能两个功能。
电网调度装置包括数据采集模块、时间同步模块、负荷预测模块、调频功能模块和调峰功能模块，数据采集模块连接到调频功能模块和调峰功能模块，时间同步模块和负荷预测模块连接到调峰功能模块，数据采集模块连接到电网，用于采集电网的频率、功率、电压和电流，调频功能模块和调峰功能模块分别连接到飞轮储能装置和压缩空气储能装置，时间同步模块用于提供准确的时间信息至调峰功能模块，负荷预测模块为调峰功能模块提供15min后的负荷预测值，调频功能模块用于输入电网频率信号和输出调节功率指令至飞轮储能装置，调峰功能模块，输入电网有功功率、电压、电流信号，输出调节功率指令至压缩空气储能装置。
实施例2：一种面向电网调峰调频的复合储能系统的方法，该方法为：系统工作时，数据采集模块采集到电网频率、功率、电压和电流，将频率信号发送至调频功能模块，按照系统设置的一次调频死区和调差系数的参数计算电网调频需增加/减少的功率值，将功率信号指令传送至飞轮储能装置，飞轮储能装置按照电网调频需增加/减少的功率值进入发电/耗电模式，并调节发电/耗电功率等于电网调度装置的增加/减少功率信号指令；将功率、电压和电流发送至调峰功能模块，按照时间模式和偏差模式计算电网调峰需增加/减少的功率值，将功率信号指令传送至压缩空气储能装置，压缩空气储能装置按照电网调峰需增加/减少的功率值进入发电/耗电模式，并调节发电/耗电功率等于电网调度装置的增加/减少功率信号指令。
调频功能模块的调频方法：调频功能模块接收电网频率信号，当系统频率高于设置的一次调频死区，按设定的调差系数进行计算并输出减少功率信号，飞轮储能装置进入耗电储能模式，并调节耗电功率等于电网调度装置的减少功率信号指令：当系统频率低于设置的一次调频死区，按设定的调差系数进行计算并输出增加功率信号，飞轮储能装置进入发电释能模式，并调节发电功率等于电网调度装置的增加功率信号指令。
调峰功能模块的调峰方法：调峰功能模块接收电网功率、电压和电流的信号，接收定时同步模块的时间信息和负荷预测系统的15min后负荷预测值，采用两种方法进行调峰，第一种是时间模式，设定时间段和设定功率值，到时间后自动按设定的功率值输出增加/减少功率值控制指令，压缩空气储能装置进入发电释能/耗电储能阶段并调整功率值到指令值。第二种是偏差模式，根据15min后负荷预测值与电网功率的偏差输出增加/减少功率值指令，压缩空气储能装置进入发电释能/耗电储能阶段并调整功率值到指令值。
电网调节中，调峰需要大容量满足负荷峰谷差，调频需要快速响应、调节次数频繁的特点，需要根据电网调节特点，充分利用各种储能的优点，构建复合储能系统，制定相应控制方法，满足电网调峰调频要求。
为了说明本发明的有益效果，进行如下实例验证：
第一种，时间控制模式：如设置2:00~5:00是电网低谷，设置为按25%额定负荷每小时进行耗电储能，7:00~9:00是电网高峰，设置为按50%额定负荷每小时进行发电释能。14:00~16:00是电网低谷，设置为按50%额定负荷每小时进行耗电储能，19:00~23:00是电网高峰，设置为按25%额定负荷每小时进行发电释能；
第二种，预测偏差模式：如当负荷预测系统预测下一时间段（15分钟）负荷将达到500MW，而发电装置最大可发功率只有490MW时，发出启动发电释能信号，压缩空气储能装置冲转启动膨胀发电机，达到额定转速并网发电，逐步将发电功率增加到10MW。当负荷预测系统预测下一时间段（15分钟）负荷只有500MW，而电网发电最小可发功率也有510MW时，发出启动耗电储能信号，压缩空气储能装置启动空气压缩机，逐步将压缩机电耗负荷增加到10MW。实现发电功率与用电负荷的平衡。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种面向电网调峰调频的复合储能系统，其特征在于：包括电网、电网调度装置、飞轮储能装置和压缩空气储能装置，电网调度装置与电网、飞轮储能装置、压缩空气储能装置电连接，飞轮储能装置和压缩空气储能装置与电网电连接，电网调度装置用于电网调峰调频。
2.根据权利要求1所述的一种面向电网调峰调频的复合储能系统，其特征在于：电网调度装置包括数据采集模块、时间同步模块、负荷预测模块、调频功能模块和调峰功能模块，数据采集模块连接到调频功能模块和调峰功能模块，时间同步模块和负荷预测模块连接到调峰功能模块，时间同步模块用于提供准确的时间信息，负荷预测模块用于提供15min后的负荷预测值，数据采集模块连接到电网，用于采集电网的频率、功率、电压和电流，调频功能模块和调峰功能模块分别连接到飞轮储能装置和压缩空气储能装置。
3.根据权利要求1-2任一所述的一种面向电网调峰调频的复合储能系统的方法，其特征在于：该方法为：系统工作时，数据采集模块采集到电网频率、功率、电压和电流，将频率信号发送至调频功能模块，按照系统设置的一次调频死区和调差系数的参数计算电网调频需增加/减少的功率值，将功率信号指令传送至飞轮储能装置，飞轮储能装置按照电网调频需增加/减少的功率值进入发电/耗电模式，并调节发电/耗电功率等于电网调度装置的增加/减少功率信号指令；将功率、电压和电流发送至调峰功能模块，按照时间模式和偏差模式计算电网调峰需增加/减少的功率值，将功率信号指令传送至压缩空气储能装置，压缩空气储能装置按照电网调峰需增加/减少的功率值进入发电/耗电模式，并调节发电/耗电功率等于电网调度装置的增加/减少功率信号指令。
4.根据权利要求3所述的一种面向电网调峰调频的复合储能系统的方法，其特征在于：调频功能模块的调频方法：调频功能模块接收电网频率信号，当系统频率高于设置的一次调频死区，按设定的调差系数进行计算并输出减少功率信号，飞轮储能装置进入耗电储能模式，并调节耗电功率等于电网调度装置的减少功率信号指令：当系统频率低于设置的一次调频死区，按设定的调差系数进行计算并输出增加功率信号，飞轮储能装置进入发电释能模式，并调节发电功率等于电网调度装置的增加功率信号指令。
5.根据权利要求3所述的一种面向电网调峰调频的复合储能系统的方法，其特征在于：调峰功能模块的调峰方法：调峰功能模块接收电网功率、电压和电流的信号，接收定时同步模块的时间信息和负荷预测系统的15min后负荷预测值，采用两种方法进行调峰，第一种是时间模式，设定时间段和设定功率值，到时间后自动按设定的功率值输出增加/减少功率值控制指令，压缩空气储能装置进入发电释能/耗电储能阶段并调整功率值到指令值，
第二种是偏差模式，根据15min后负荷预测值与电网功率的偏差输出增加/减少功率值指令，压缩空气储能装置进入发电释能/耗电储能阶段并调整功率值到指令值。
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