CN110673569B - 一种绿色能源与火力发电机组协同控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种绿色能源与火力发电机组协同控制方法，所述方法包括：获取待火电机组补偿量；判断待火电机组补偿量是否满足接入条件；若满足接入条件，获取火电机组的发电余量；获取绿色能源缺额下限以及绿色能源缺额上限；生成绿色能源缺额的负荷指令；绿色能源缺额的负荷指令与火电机组负荷指令叠加，生成复合负荷指令，将复合负荷指令作为功率调节器的设定值生成汽机主控指令；本发明的优点在于：将绿色能源机组缺失的能量由火电机组补充，充分利用了绿色能源，在绿色能源不能满出力的情况下，由火电机组弥补发电的缺额，从而对电网进行动态调整，维持电网能量的相对稳定，保障电网的安全。

Description

一种绿色能源与火力发电机组协同控制方法及装置
技术领域
本发明涉及发电机组的负荷控制领域，更具体涉及一种绿色能源与火力发电机组协同控制方法及装置。
背景技术
节能环保要求，派生出了光、风、水、等清洁能源，从而形成多能源的同步快速的发展；由于风力等绿色能源发电出力具有随机性、间歇性和不可控性等特点，太阳能、风能等绿色不能连续稳定运行的接入，其发电量与天气的好坏有关联；太阳出来，太阳能满出力，火电机组进入深低位调峰，白天转黑夜，太阳能弱熄，火电机组又进入中高位运行，出现了弃风、弃水、弃光的情况发生，尽管出现了“风火打捆”技术，但仍然没有彻底解决电网稳定的问题。
中国专利公开号CN108227501A，公开了一种火电机组负荷控制静态偏差的补偿方法，在火电机组的负荷控制回路中增加静态偏差补偿回路接口，其中，所述负荷补偿量的计算过程包括，获取火电机组的主汽压力额定值PT0、负荷变化量设定值Rset、补偿系数K，以及检测火电机组当前的主汽压力运行值PT(i)；根据计算公式计算负荷补偿量LC。该发明提供的火电机组负荷控制静态偏差的补偿方法，通过增设负荷补偿量LC，补偿负荷指令值Lset(i)与负荷实际值LR(i)之间的偏差，对电网提高火电机组调度的负荷控制快速性与负荷控制精度提供了有力保障，同时对电厂的AGC与一次调频考核指标的提升提供了有力支撑。但是该发明的调整属于静态调整，不能实时根据指令变化对电网进行调控，不能维持电网的能量的相对稳定，且绿色能源是实时变化的能源，不适合采用该发明所提供的补偿控制方法，不能很好的利用现有绿色能源。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于如何提供一种充分利用绿色能源且能够维持电网相对稳定的协同控制方法。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种绿色能源与火力发电机组协同控制方法，所述方法基于绿色能源机组以及火电机组实现，所述方法包括：
获取待火电机组补偿量；
判断待火电机组补偿量是否满足接入条件；若满足接入条件，获取火电机组的发电余量；
获取绿色能源缺额下限以及绿色能源缺额上限，使待火电机组补偿量限定在绿色能源缺额下限以及绿色能源缺额上限范围内；
生成绿色能源缺额的负荷指令；
绿色能源缺额的负荷指令与火电机组负荷指令叠加，生成复合负荷指令，将复合负荷指令作为功率调节器的设定值生成汽机主控指令。
本发明结合绿色能源与火力发电机组的优、缺点，提出一种在送电端，在满足绿色能源最大出力的前提下，将绿色能源机组缺失的能量由火电机组补充的协调控制方法，发挥绿色能源出力最大化，充分利用了绿色能源。同时将火电机组的连续、稳定运行与绿色能源清洁环保相结合，充分满足绿色能源的最大出力，在绿色能源不能满出力的情况下，由火电机组弥补发电的缺额，从而对电网进行动态调整，维持电网能量的相对稳定，保障电网的安全。
优选的，所述获取待火电机组补偿量的步骤，包括：在火电机组的DCS系统中引入绿电机组指令和绿电机组功率两个模拟量信号以及一个绿色能源并网的开关量信号；接通绿色能源机组，同时通过第一减法器计算绿电机组指令和绿电机组功率的偏差，再通过一阶惯性环节功能块对绿电机组指令和绿电机组功率的偏差进行滤波处理，获得滤除预设波段频率的信号，通过折线函数F1(X)换算获得该信号对应的待火电机组补偿量，其中，所述绿电机组指令为预先设定的绿色能源与火力发电机组协同总计划输出功率。
优选的，所述待火电机组补偿量包括火电机组的补偿指令大小、补偿方向及补偿死区。
优选的，所述判断待火电机组补偿量是否满足接入条件，包括：在火电机组的DCS系统中通过逻辑与门功能块判断是否引入绿色机组并网信号、火电机组并网信号以及火电机组协调投入信号三种信号，当三种信号全部引入的情况下，接入待火电机组补偿量，当任一信号没有引入时，切除待火电机组补偿量。
优选的，所述若满足接入条件，获取火电机组的发电余量，包括：若满足接入条件，接入待火电机组补偿量，并将火电机组负荷指令的上限与火电机组负荷指令通过第二减法器进行相减获取火电机组的发电余量。
优选的，所述获取绿色能源缺额下限以及绿色能源缺额上限，包括：待火电机组补偿量通过大选功能块与“0”比较，得到绿色能源缺额下限，待火电机组补偿量通过小选功能块与火电机组的发电余量相比较，得到绿色能源缺额上限。
优选的，所述生成绿色能源缺额的负荷指令，包括：将待火电机组补偿量限定在绿色能源缺额下限以及绿色能源缺额上限范围内后，将火电机组变负荷速率设定值以及待火电机组补偿量投入速率限制器，经速率限制器限制速度的待火电机组补偿量生成绿色能源缺额的负荷指令。
本发明还提供一种绿色能源与火力发电机组协同控制装置，所述装置基于绿色能源机组以及火电机组实现，所述装置包括：
补偿量获取模块，用于获取待火电机组补偿量；
判断模块，用于判断待火电机组补偿量是否满足接入条件；若满足接入条件，获取火电机组的发电余量；
上下限限制模块，用于获取绿色能源缺额下限以及绿色能源缺额上限，使待火电机组补偿量限定在绿色能源缺额下限以及绿色能源缺额上限范围内；
指令生成模块，用于生成绿色能源缺额的负荷指令；
汽机主控指令生成模块，用于绿色能源缺额的负荷指令与火电机组负荷指令叠加，生成复合负荷指令，将复合负荷指令作为功率调节器的设定值生成汽机主控指令。
优选的，所述补偿量获取模块，具体用于：在火电机组的DCS系统中引入绿电机组指令和绿电机组功率两个模拟量信号以及一个绿色能源并网的开关量信号；接通绿色能源机组，同时通过第一减法器计算绿电机组指令和绿电机组功率的偏差，再通过一阶惯性环节功能块对绿电机组指令和绿电机组功率的偏差进行滤波处理，获得滤除预设波段频率的信号，通过折线函数F1(X)换算获得该信号对应的待火电机组补偿量，其中，所述绿电机组指令为预先设定的绿色能源与火力发电机组协同总计划输出功率。
优选的，所述待火电机组补偿量包括火电机组的补偿指令大小、补偿方向及补偿死区。
优选的，所述判断模块，具体用于：在火电机组的DCS系统中通过逻辑与门功能块判断是否引入绿色机组并网信号、火电机组并网信号以及火电机组协调投入信号三种信号，当三种信号全部引入的情况下，接入待火电机组补偿量，当任一信号没有引入时，切除待火电机组补偿量。
优选的，所述判断模块，具体还用于：若满足接入条件，接入待火电机组补偿量，并将火电机组负荷指令的上限与火电机组负荷指令通过第二减法器进行相减获取火电机组的发电余量。
优选的，所述上下限限制模块，具体用于：待火电机组补偿量通过大选功能块与“0”比较，得到绿色能源缺额下限，待火电机组补偿量通过小选功能块与火电机组的发电余量相比较，得到绿色能源缺额上限。
优选的，所述指令生成模块，具体用于：将待火电机组补偿量限定在绿色能源缺额下限以及绿色能源缺额上限范围内后，将火电机组变负荷速率设定值以及待火电机组补偿量投入速率限制器，经速率限制器限制速度的待火电机组补偿量生成绿色能源缺额的负荷指令。
本发明的优点在于：本发明结合绿色能源与火力发电机组的优、缺点，提出一种在送电端，在满足绿色能源最大出力的前提下，将绿色能源机组缺失的能量由火电机组补充的协调控制方法，发挥绿色能源出力最大化，充分利用了绿色能源。同时将火电机组的连续、稳定运行与绿色能源清洁环保相结合，充分满足绿色能源的最大出力，在绿色能源不能满出力的情况下，由火电机组弥补发电的缺额，从而对电网进行动态调整，维持电网能量的相对稳定，保障电网的安全。
附图说明
图1为本发明实施例1所公开的一种绿色能源与火力发电机组协同控制方法的控制过程框图；
图2为本发明实施例2所公开的一种绿色能源与火力发电机组协同控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。
实施例1
如图1所示，一种绿色能源与火力发电机组协同控制方法，所述方法基于绿色能源机组以及火电机组实现，所述方法包括：
首先获取待火电机组补偿量，主要过程为：在火电机组的DCS(DistributedControl System，分布式控制系统)中引入绿电机组指令和绿电机组功率两个模拟量信号以及一个绿色能源并网的开关量信号，接通绿色能源机组，同时通过减法器计算绿电机组指令和绿电机组功率的偏差，再通过一阶惯性环节功能块对绿电机组指令和绿电机组功率的偏差进行处理，获得稳定的信号，通过折线函数F1(X)换算获得该信号对应的待火电机组补偿量，待火电机组补偿量经限幅器将幅度限制在0到+A1之间，+A1是预设的幅度上限。其中，折线函数F1(X)属于现有技术常用的函数，在此不对其函数关系式做解释说明。一阶惯性环节功能块属于现有技术的阶惯性环节，在此不做赘述。
然后，判断待火电机组补偿量是否满足接入条件；若满足接入条件，获取火电机组的发电余量，主要过程为：在火电机组的DCS系统中通过逻辑与门功能块判断是否引入绿色机组并网信号、火电机组并网信号以及火电机组协调投入信号三种信号，当三种信号全部引入的情况下，接入待火电机组补偿量，当任一信号没有引入时，通过切换器切除待火电机组补偿量，切除是指待火电机组补偿量不能被接到火电机组，即火电机组不出力。引入绿色机组并网信号、火电机组并网信号以及火电机组协调投入信号三种信号的目的是使火电机组和绿色机组同属于DCS系统控制。所述待火电机组补偿量包括火电机组的补偿指令大小、补偿方向及补偿死区。若满足接入条件，接入待火电机组补偿量，并将火电机组负荷指令的上限与火电机组负荷指令通过第二减法器进行相减获取火电机组的发电余量。
接着，获取绿色能源缺额下限以及绿色能源缺额上限，使待火电机组补偿量限定在绿色能源缺额下限以及绿色能源缺额上限范围内，主要过程为：待火电机组补偿量通过大选功能块与“0”比较，得到绿色能源缺额下限，达到只接入数值为正的待火电机组补偿量的目的，待火电机组补偿量通过小选功能块与火电机组的发电余量相比较，得到绿色能源缺额上限，实现火电机组只对绿色能源缺额进行补充，而对绿色能源的超额不约束，从而实现绿色能源发电的最大化。
接着，生成绿色能源缺额的负荷指令，主要过程为：将待火电机组补偿量限定在绿色能源缺额下限以及绿色能源缺额上限范围内后，将火电机组变负荷速率设定值以及待火电机组补偿量投入速率限制器，经速率限制器限制速度的待火电机组补偿量生成绿色能源缺额的负荷指令。
最后，绿色能源缺额的负荷指令与火电机组负荷指令叠加，生成复合负荷指令，将复合负荷指令作为功率调节器的设定值生成汽机主控指令。其中，火电机组负荷指令的生成属于现有技术内容，图1中虚线框中给出了生成火电机组负荷指令的全过程，以下简单介绍其过程，首先ADS系统(Accelerator Driven Sub-critical System，加速器驱动次临界洁净核能系统)中判断是否接入ADS负荷给定信号，如果接入，那么引入该信号，如果没有则由本机给定该ADS负荷给定信号，然后通过CCS系统(Coordination Control System，协调控制系统)给速度限制器一个设定值，将ADS负荷给定信号投入该速度限制器进行速度限制，然后通过大选以及小选功能块将ADS负荷给定信号限定在负荷指令下限和负荷指令上限范围内，然后ADS负荷给定信号与火电机组调频功率叠加生成火电机组负荷指令。速度限制器对ADS负荷给定信号进行速度限制后，还将该信号通过F(X)、偏置项BIAS、加器、切换器、限幅器以及速度限制器生成主汽压力指令。需要注意的是，关于火电机组负荷指令的生成过程也涉及速度限制器、切换器、大选功能块、小选功能块等，但与前面绿色能源缺额的负荷指令生成过程中有相同名称的功能块，但并不属于同一功能块，绿色能源缺额的负荷指令生成过程中的涉及的功能块属于绿色能源机组的功能块，而火电机组负荷指令的生成过程中涉及的功能块属于火电机组的功能块，本领域技术人员对照图1很容易理解，所以以上并没有对各功能块加以区分。另外，火电机组对于绿色能源机组进行补偿时，有一个延时，导致当前时刻绿色能源机组需要补偿的量属于火电机组之前的补偿量，存在补偿不同步的问题，因此设置速率限制器，将火电机组变负荷速率设定值以及待火电机组补偿量投入速率限制器，对火电机组的变负荷速率进行放大处理，提高火电机组的工作速率，加快其对绿色能源机组待补偿量的补偿速率，加快响应，减少延时，解决补偿不同步的问题。
通过以上技术方案，本发明提供的一种绿色能源与火力发电机组协同控制方法，提出一种在送电端，在满足绿色能源最大出力的前提下，利用火电机组连续稳定的调峰能力，平抑风电功率的随机性，弥补风、水、太阳能的缺点，将其缺失的能量由火电机组补充，发挥绿色能源出力最大化，利用DCS的功能块实现控制策略，不添加任何外挂；在绿色能源不能充分满足自身机组最大出力的情况下，由火电机组弥补绿色能源的发电缺额，同时火电机组自我智能判断自身的发电余量，使火电机组得以工作在高负荷段，提高了火电机组的工作效率，使的火电机组与绿色能源发电总量维持相对稳定，实现共赢，并维持电网能量的相对稳定，保障电网的安全。
实施例2
与本发明实施例1相对应的，本发明实施例2还提供一种绿色能源与火力发电机组协同控制装置，所述装置基于绿色能源机组以及火电机组实现，所述装置包括：
补偿量获取模块，用于获取待火电机组补偿量；
判断模块，用于判断待火电机组补偿量是否满足接入条件；若满足接入条件，获取火电机组的发电余量；
上下限限制模块，用于获取绿色能源缺额下限以及绿色能源缺额上限，使待火电机组补偿量限定在绿色能源缺额下限以及绿色能源缺额上限范围内；
指令生成模块，用于生成绿色能源缺额的负荷指令；
汽机主控指令生成模块，用于绿色能源缺额的负荷指令与火电机组负荷指令叠加，生成复合负荷指令，将复合负荷指令作为功率调节器的设定值生成汽机主控指令。
具体的，所述补偿量获取模块，具体用于：在火电机组的DCS系统中引入绿电机组指令和绿电机组功率两个模拟量信号以及一个绿色能源并网的开关量信号；接通绿色能源机组，同时通过第一减法器计算绿电机组指令和绿电机组功率的偏差，再通过一阶惯性环节功能块对绿电机组指令和绿电机组功率的偏差进行滤波处理，获得滤除预设波段频率的信号，通过折线函数F1(X)换算获得该信号对应的待火电机组补偿量，其中，所述绿电机组指令为预先设定的绿色能源与火力发电机组协同总计划输出功率。
具体的，所述待火电机组补偿量包括火电机组的补偿指令大小、补偿方向及补偿死区。
具体的，所述判断模块，具体用于：在火电机组的DCS系统中通过逻辑与门功能块判断是否引入绿色机组并网信号、火电机组并网信号以及火电机组协调投入信号三种信号，当三种信号全部引入的情况下，接入待火电机组补偿量，当任一信号没有引入时，切除待火电机组补偿量。
具体的，所述判断模块，具体还用于：若满足接入条件，接入待火电机组补偿量，并将火电机组负荷指令的上限与火电机组负荷指令通过第二减法器进行相减获取火电机组的发电余量。
具体的，所述上下限限制模块，具体用于：待火电机组补偿量通过大选功能块与“0”比较，得到绿色能源缺额下限，待火电机组补偿量通过小选功能块与火电机组的发电余量相比较，得到绿色能源缺额上限。
具体的，所述指令生成模块，具体用于：将待火电机组补偿量限定在绿色能源缺额下限以及绿色能源缺额上限范围内后，将火电机组变负荷速率设定值以及待火电机组补偿量投入速率限制器，经速率限制器限制速度的待火电机组补偿量生成绿色能源缺额的负荷指令。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种绿色能源与火力发电机组协同控制方法，其特征在于，所述方法基于绿色能源机组以及火电机组实现，所述方法包括：
获取待火电机组补偿量；具体步骤为：在火电机组的DCS系统中引入绿电机组指令和绿电机组功率两个模拟量信号以及一个绿色能源并网的开关量信号；接通绿色能源机组，同时通过第一减法器计算绿电机组指令和绿电机组功率的偏差，再通过一阶惯性环节功能块对绿电机组指令和绿电机组功率的偏差进行滤波处理，获得滤除预设波段频率的信号，通过折线函数F1(X)换算获得该信号对应的待火电机组补偿量，其中，所述绿电机组指令为预先设定的绿色能源与火力发电机组协同总计划输出功率；
判断待火电机组补偿量是否满足接入条件；若满足接入条件，获取火电机组的发电余量；所述判断待火电机组补偿量是否满足接入条件，包括：在火电机组的DCS系统中通过逻辑与门功能块判断是否引入绿色机组并网信号、火电机组并网信号以及火电机组协调投入信号三种信号，当三种信号全部引入的情况下，接入待火电机组补偿量，当任一信号没有引入时，切除待火电机组补偿量；
获取绿色能源缺额下限以及绿色能源缺额上限，使待火电机组补偿量限定在绿色能源缺额下限以及绿色能源缺额上限范围内；
生成绿色能源缺额的负荷指令；
绿色能源缺额的负荷指令与火电机组负荷指令叠加，生成复合负荷指令，将复合负荷指令作为功率调节器的设定值生成汽机主控指令。
2.根据权利要求1所述的一种绿色能源与火力发电机组协同控制方法，其特征在于，所述待火电机组补偿量包括火电机组的补偿指令大小、补偿方向及补偿死区。
3.根据权利要求1所述的一种绿色能源与火力发电机组协同控制方法，其特征在于，所述若满足接入条件，获取火电机组的发电余量，包括：若满足接入条件，接入待火电机组补偿量，并将火电机组负荷指令的上限与火电机组负荷指令通过第二减法器进行相减获取火电机组的发电余量。
4.根据权利要求1所述的一种绿色能源与火力发电机组协同控制方法，其特征在于，所述获取绿色能源缺额下限以及绿色能源缺额上限，包括：待火电机组补偿量通过大选功能块与“0”比较，得到绿色能源缺额下限，待火电机组补偿量通过小选功能块与火电机组的发电余量相比较，得到绿色能源缺额上限。
5.根据权利要求1所述的一种绿色能源与火力发电机组协同控制方法，其特征在于，所述生成绿色能源缺额的负荷指令，包括：将待火电机组补偿量限定在绿色能源缺额下限以及绿色能源缺额上限范围内后，将火电机组变负荷速率设定值以及待火电机组补偿量投入速率限制器，经速率限制器限制速度的待火电机组补偿量生成绿色能源缺额的负荷指令。
6.一种绿色能源与火力发电机组协同控制装置，其特征在于，所述装置基于绿色能源机组以及火电机组实现，所述装置包括：
补偿量获取模块，用于获取待火电机组补偿量，具体用于：在火电机组的DCS系统中引入绿电机组指令和绿电机组功率两个模拟量信号以及一个绿色能源并网的开关量信号；接通绿色能源机组，同时通过第一减法器计算绿电机组指令和绿电机组功率的偏差，再通过一阶惯性环节功能块对绿电机组指令和绿电机组功率的偏差进行滤波处理，获得滤除预设波段频率的信号，通过折线函数F1(X)换算获得该信号对应的待火电机组补偿量，其中，所述绿电机组指令为预先设定的绿色能源与火力发电机组协同总计划输出功率；
判断模块，用于判断待火电机组补偿量是否满足接入条件；若满足接入条件，获取火电机组的发电余量；所述判断待火电机组补偿量是否满足接入条件，包括：在火电机组的DCS系统中通过逻辑与门功能块判断是否引入绿色机组并网信号、火电机组并网信号以及火电机组协调投入信号三种信号，当三种信号全部引入的情况下，接入待火电机组补偿量，当任一信号没有引入时，切除待火电机组补偿量；
上下限限制模块，用于获取绿色能源缺额下限以及绿色能源缺额上限，使待火电机组补偿量限定在绿色能源缺额下限以及绿色能源缺额上限范围内；
指令生成模块，用于生成绿色能源缺额的负荷指令；
汽机主控指令生成模块，用于绿色能源缺额的负荷指令与火电机组负荷指令叠加，生成复合负荷指令，将复合负荷指令作为功率调节器的设定值生成汽机主控指令。
7.根据权利要求6所述的一种绿色能源与火力发电机组协同控制装置，其特征在于，所述待火电机组补偿量包括火电机组的补偿指令大小、补偿方向及补偿死区。
8.根据权利要求6所述的一种绿色能源与火力发电机组协同控制装置，其特征在于，所述判断模块，具体还用于：若满足接入条件，接入待火电机组补偿量，并将火电机组负荷指令的上限与火电机组负荷指令通过第二减法器进行相减获取火电机组的发电余量。
9.根据权利要求6所述的一种绿色能源与火力发电机组协同控制装置，其特征在于，所述上下限限制模块，具体用于：待火电机组补偿量通过大选功能块与“0”比较，得到绿色能源缺额下限，待火电机组补偿量通过小选功能块与火电机组的发电余量相比较，得到绿色能源缺额上限。
10.根据权利要求6所述的一种绿色能源与火力发电机组协同控制装置，其特征在于，所述指令生成模块，具体用于：将待火电机组补偿量限定在绿色能源缺额下限以及绿色能源缺额上限范围内后，将火电机组变负荷速率设定值以及待火电机组补偿量投入速率限制器，经速率限制器限制速度的待火电机组补偿量生成绿色能源缺额的负荷指令。
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