CN110768276A - 一种火储联合系统的控制方法、储能装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种火储联合系统的控制方法、储能装置及系统。应用于火储联合系统，所述火储联合系统包括：火电机组和储能装置；方法包括：接收来自远程终端单元RTU的自动发电控制AGC指令，所述AGC指令携带电网需要的目标功率值；将所述目标功率值与本监控周期所述火储联合系统输送给电网的合并功率反馈值进行比较，获得比较结果；根据所述比较结果获得本监控周期对应的储能功率值。本申请不需要对现有的火电机组进行改进，仅是将储能装置作为主控对象，将火电装置作为扰动对象来实现控制，对目前的火电装置改动较小，成本低，效率高。

Description

一种火储联合系统的控制方法、储能装置及系统

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种火储联合系统的控制方法、储能装置及系统。

背景技术

近年来，随着人民生活水平的提高和可再生能源的大量并网，对传统电网的稳定带来诸多挑战。在各大区域电网中，大型火电机组作为主要调频电源承担着平抑负荷波动，稳定电网频率的任务。

为了鼓励火电机组参与包括自动发电控制(AGC，Automatic GenerationControl)在内的调频服务，各大区域电网均出台了“双细则”政策，参与辅助服务的火电机组会依据其调节性能得到相应的奖励。

参见图1，该图为现有技术中火电机组为电网进行调频的架构图。

现有技术中，火电机组G参与电网的频率调节，网调中心将AGC指令下发给位于火电厂的远程控制单元(RTU，Remote Terminal Unit)，RTU与火电机组的DCS进行交互，DCS控制火电机组输出AGC指令对应的功率。

而传统火电机组受其固有特性的限制，响应时间、响应速度和控制精度均不太理想，而储能系统由于其电力电子特性，在AGC调频需求的指标上具有先天优势，储能系统加入火电机组组成联合调频机组带来了机会，储能系统加入是为了改善原调频机组的性能，以带来更多的调频收益。

现有技术中，储能电池加入火电机组的改造比较复杂，对原系统改造的工作量较大。

发明内容

本申请提供了一种火储联合系统的控制方法、储能装置及系统，能够使火电机组和储能电池联合为电网进行调频，而且对原有的火电机组改动小。

本申请实施例提供一种火储联合系统的控制方法，应用于火储联合系统，所述火储联合系统包括：火电机组和储能装置；该方法包括：

接收来自远程终端单元RTU的自动发电控制AGC指令，所述AGC指令携带电网需要的目标功率值；

将所述目标功率值与本监控周期所述火储联合系统输送给电网的合并功率反馈值进行比较，获得比较结果；

根据所述比较结果获得本监控周期对应的储能功率值。

优选地，还包括：实时获得所述火电机组的一次调频动作信号；

根据所述比较结果获得所述储能装置需要的储能功率值，具体包括：

当所述一次调频动作信号有效时，将上一监控周期对应的储能功率值作为本监控周期对应的所述储能装置需要的储能功率值；

当所述一次调频动作信号无效时，根据所述比较结果获得本监控周期对应的所述储能装置需要的储能功率值。

优选地，在所述根据所述比较结果获得本监控周期对应的所述储能装置需要的储能功率值之后，还包括：

获得所述火电机组的限负荷信号；

当所述限负荷信号有效时，控制所述储能装置停止功率输出。

优选地，当所述限负荷信号有效时，控制所述储能装置停止功率，具体包括：

当所述限负荷信号有效时，将所述储能功率值乘以0作为最终的储能功率值控制所述储能装置。

优选地，在所述将所述目标功率值与本监控周期所述火储联合系统输送给电网的合并功率反馈值进行比较之前，还包括：

获得所述火电机组的AGC投入状态信号，当确定所述AGC投入状态信号有效时，才将所述目标功率值与本监控周期所述火储联合系统输送给电网的合并功率反馈值进行比较。

本申请还提供一种储能装置，应用于火储联合系统，包括：储能电池、储能变流器和储能控制器；

所述储能变流器的第一端通过厂用变压器连接火电机组的输出端；所述储能变流器的第二端连接所述储能电池；

所述储能控制器，用于接收来自远程终端单元RTU的自动发电控制AGC指令，所述AGC指令携带电网需要的目标功率值；将所述目标功率值与本监控周期所述火储联合系统输送给电网的合并功率反馈值进行比较，获得比较结果；根据所述比较结果获得本监控周期对应的所述储能装置需要的储能功率值。

优选地，所述储能控制器，具体用于实时获得所述火电机组的一次调频动作信号；当所述一次调频动作信号有效时，将上一监控周期对应的储能功率值作为本监控周期对应的所述储能装置需要的储能功率值；当所述一次调频动作信号无效时，根据所述比较结果获得本监控周期对应的所述储能装置需要的储能功率值。

优选地，所述储能控制器，还用于获得所述火电机组的限负荷信号；当所述限负荷信号有效时，控制所述储能装置停止功率输出。

本申请还提供一种火储联合系统，包括：远程终端单元RTU、发电装置和所述的储能装置；

所述发电装置包括：火电机组、电厂主变压器和机组分布式控制系统DCS；所述火电机组通过所述电厂主变压器连接电网；

所述RTU，用于从电网的网调中心获得目标功率值；

所述DCS，用于接收所述RTU的指令，根据所述指令控制所述火电机组和所述电厂主变压器。

优选地，所述储能装置中的储能控制器从所述DCS获得火电机组的AGC投入状态信号、限负荷信号和一次调频动作信号；

所述储能控制器，用于判断所述AGC投入状态信号有效时，控制所述储能变流器将所述储能装置的电能反馈给电网。

从以上技术方案可以看出，本申请至少具有以下优点：

储能装置的储能控制器与RTU交互，并不需要改变硬件框架以及连接关系，也不需要增加新的硬件设备，便可以实现火电机组和储能电池联合为电网进行调频工作。首先，储能控制器从RTU获取电网需要的目标功率值，并且从RTU获取储能装置和火电装置联合工作后形成的合并功率反馈值，将合并功率反馈值与目标功率值进行比较，根据比较结果来对储能变流器进行闭环控制，直到合并功率反馈值与目标功率值保持一致，实现为电网调频的目的。本申请实施例是将储能装置作为主控对象，将火电装置作为扰动对象来实现控制，对目前的火电装置改动较小，成本低，效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有技术提供的一种火储联合系统的示意图；

图2为本申请提供的一种火储联合系统的控制方法流程图；

图3为本申请提供的火储联合系统的架构图；

图4为本申请提供的另一种火储联合系统的控制方法流程图；

图5为本申请提供的控制原理框图；

图6为本申请提供的一种储能装置的示意图；

图7为本申请提供的一种火储联合系统示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

可以理解的是，本申请实施例中的“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等词仅是为了方便说明，并不构成对本申请的限定。

参见图2，该图为本申请实施例提供的一种火储联合系统的控制方法流程图。

本申请提供的火储联合系统的控制方法，应用于火储联合系统，所述火储联合系统包括：火电机组和储能电池。

为了使本领域技术人员更好地理解本申请实施例提供的方法，下面先结合附图介绍火储联合系统。

参见图3，该图为本申请实施例提供的火储联合系统的示意图。

火储联合系统包括：远程终端单元RTU、发电装置和储能装置；

如图3所示，发电装置包括：火电机组G、电厂主变压器T1和机组分布式控制系统(DCS，Distributed Control System)100。

火电机组G通过所述电厂主变压器T1连接电网；

所述DCS100，用于接收所述RTU的指令，根据所述指令控制所述火电机组G和所述电厂主变压器T1。

储能装置包括：储能电池B、储能变流器200和储能控制器300；

储能变流器200的第一端通过厂用变压器T2连接火电机组G的输出端；储能变流器200的第二端连接所述储能电池B。

从图3可以看出，火电机组G和储能电池B联合为电网反馈电能，进行调频。

本实施例提供的方法包括：

S101：接收来自RTU的AGC指令，所述AGC指令携带电网需要的目标功率值P0；

S102：将所述目标功率值P0与本监控周期所述火储联合系统输送给电网的合并功率反馈值P1进行比较，获得比较结果；

实际运行中，需要进行调频时，电网的网调中心会向位于电厂的RTU发送AGC指令，AGC指令中携带电网需要的目标功率值P0。RTU将AGC指令转发给电厂的DCS100。DCS100控制火电机组参与调频工作。同时，RTU还通过与DCS100交互，采集火电机组G实际的输出功率。同时RTU也采集储能电池B贡献的功率。

RTU会向网调中心反馈火储联合系统输送给电网的合并功率反馈值P1大小，其中合并功率反馈值P1包括火电机组贡献的功率与储能电池贡献的功率之和。因此，储能装置的储能控制器300与RTU交互即可获得P0和P1。

一般是获得P0和P1的差值，即获得火储联合系统输送给电网的合并功率反馈值距离目标功率值的大小。

S103：根据所述比较结果获得本监控周期所述储能装置对应需要的储能功率值。

储能控制器300根据比较结果控制储能装置输出本监控周期对应需要的储能功率值。

储能控制器300通过控制储能变流器200，从而使储能电池贡献的功率与火电机组G贡献的功率之和达到P0。

本实施例提供的控制方法，执行主体是储能控制器300，储能控制器300与RTU交互，并不需要改变硬件框架以及连接关系，也不需要增加新的硬件设备，便可以实现火电机组和储能电池联合为电网进行调频工作。首先，储能控制器300从RTU获取电网需要的目标功率值，并且从RTU获取储能装置和火电装置联合工作后形成的合并功率反馈值，将合并功率反馈值与目标功率值进行比较，根据比较结果来对储能变流器进行闭环控制，直到合并功率反馈值与目标功率值保持一致，实现为电网调频的目的。本申请实施例是将储能装置作为主控对象，将火电装置作为扰动对象来实现控制，对目前的火电装置改动较小，而且成本低，效率高。

下面结合具体的控制流程来详细说明书本申请实施例提供的控制方法的实现原理。

参见图4，该图为本申请实施例提供的另一种控制方法的流程图。

可以理解的是，电网并不是一直需要调频，当火电机组对应的DCS100收到AGC指令时，火储联合系统才投入工作。

首先，储能控制器需要从DCS获取火电机组是否进入AGC工作。

S401：储能控制器获得火电机组的AGC投入状态信号；

当AGC投入状态信号有效时，说明火电机组投入AGC工作，此时储能控制器控制储能装置进入AGC跟踪状态。

需要说明的是，AGC投入状态信号可以为开关量信号，例如，当AGC投入状态信号为1时，对应AGC投入状态信号有效。当AGC投入状态信号为0时，对应AGC投入状态信号无效。

具体地，储能控制器可以从DCS获取AGC投入状态信号。

火电机组可以采用原有的方式跟踪AGC指令，不做任何改变。

S402：当储能控制器确定所述AGC投入状态信号有效时，才接收来自RTU的AGC指令，所述AGC指令携带电网需要的目标功率值；

S403：储能控制器获得火储联合系统输出给电网的合并功率反馈值；

S404：获得所述目标功率值与本监控周期所述火储联合系统输送给电网的合并功率反馈值两者的差值；

S405：将两者的差值作为PID调节器的输入信号，经过PID调节获得储能功率的指令；

由于PID调节比较成熟，因此，在此不再详细赘述。

S406：实时获得所述火电机组的一次调频动作信号；当所述一次调频动作信号有效时，将上一监控周期对应的储能功率值作为本监控周期对应的所述储能电池需要的储能功率值；当所述一次调频动作信号无效时，根据所述储能功率的指令获得本监控周期对应的储能功率值。

一次调频也是电网的考核指标，为了不影响火电机组的一次调频信号，因此，本步骤可以避开一次调频信号。当一次调频信号有效时，储能装置不更新自身的储能功率值，与上一监控周期保持一致。等待一次调频信号结束后，储能装置才更新自身的储能功率值。

S407：储能控制器获得所述火电机组的限负荷信号；当所述限负荷信号有效时，控制所述储能变流器停止工作。反之，当限负荷信号无效时，控制所述储能变流器，以使储能装置输出储能功率值。

需要说明的是，限负荷是火电机组的固有属性，对于电网需要的功率，火电机组无法完成，无论储能装置输出功率多大，也无法满足电网的要求。此时，储能电池和火电机组联合在一起也无法实现调频，此种情况，则控制储能装置不参与调频，防止无效的功率输出，从而延长储能装置的寿命。

具体地，限负荷信号可以是储能控制器从DCS获得的开关量信号。S407可以通过乘法器原理来实现，当所述限负荷信号有效时，控制所述储能电池停止功率，具体包括：当所述限负荷信号有效时，将所述储能功率值乘以0作为最终的储能功率值控制所述储能电池。

例如，当限负荷信号有效时，取值为0，即乘以0后结果为0；当限负荷信号无效时，取值为1。即，当火电机组限负荷时，则储能装置不跟踪AGC指令进行电网调频。

以上的控制步骤对应的控制框图可以参见图5。

从图5可以看出，虚框内均由储能控制器来完成，第一步是获得目标功率值和合并功率反馈值的差值。第二步是利用PID控制器对第一步获得差值进行PID调节。第三步是当一次调频信号有效时，本次调节的结果不输出，继续保持上一次的输出。第四步是当限负荷信号有效时，储能装置停止功率输出，具体可以利用乘法器来实现。

本申请以上实施例提供的方法，储能装置通过厂用变压器接入火电机组，利用厂用变压器的备用容量参与火电机组的调频，储能控制器采集储能装置实时输出的储能功率值，实时上传给RTU，RTU将火电机组输出的功率与储能功率值合并后上传给网调中心，实现火储联合系统的AGC辅助服务。为了实现储能装置与火电机组的协调运行，储能控制器需要从DCS获取火电机组运行的关键信号，包括AGC投入状态信号、火电机组的一次调频动作信号和限负荷信号，根据以上关键信号的状态对储能装置进行综合控制。

基于以上实施例提供的一种火储联合系统的控制方法，本发明实施例还提供一种储能装置，下面结合附图进行详细介绍。

参见图6，该图为本申请实施例提供的储能装置示意图。

本实施例提供的储能装置，应用于火储联合系统，包括：储能电池B、储能变流器200和储能控制器300；

所述储能变流器200的第一端通过厂用变压器连接火电机组的输出端；所述储能变流器200的第二端连接所述储能电池B；

所述储能控制器300，用于接收来自远程终端单元RTU的自动发电控制AGC指令，所述AGC指令携带电网需要的目标功率值；将所述目标功率值与本监控周期所述火储联合系统输送给电网的合并功率反馈值进行比较，获得比较结果；根据所述比较结果获得本监控周期对应的所述储能装置需要的储能功率值。

另外，为了在火储联合系统实现调频时，不影响火电机组对电网一次调频效果，所述储能控制器300，具体用于实时获得所述火电机组的一次调频动作信号；当所述一次调频动作信号有效时，将上一监控周期对应的储能功率值作为本监控周期对应的所述储能装置需要的储能功率值；当所述一次调频动作信号无效时，根据所述比较结果获得本监控周期对应的所述储能装置需要的储能功率值。

另外，为了在火电机组进行限负荷时，不浪费储能电池的电能，所述储能控制器300，还用于获得所述火电机组的限负荷信号；当所述限负荷信号有效时，控制所述储能装置停止功率输出。

本申请实施例提供的储能装置，可以在不改变火电机组原有工作模式和硬件架构的前提下，实现与火电机组联合为电网进行调频。储能装置从DCS获取的仅包括开关量信号，即包括限负荷信号和一次调频动作信号，其他信号均是从RTU获得，因此，对于火电机组并不需要添加复杂的信号检测装置，不需要火电机组直接发送功率信号等给储能装置。储能装置将火电机组作为扰动对象来调节自身的储能功率值，控制原理简单，易于实现。

基于以上实施例提供的一种火储联合系统的控制方法及储能装置，本申请实施例还提供一种火储联合系统，具体可以参见图7。

本申请实施例提供的火储联合系统，包括：远程终端单元RTU、发电装置1000和储能装置2000；

所述发电装置包括：火电机组、电厂主变压器和机组分布式控制系统DCS；所述火电机组通过所述电厂主变压器连接电网；

所述RTU，用于从电网的网调中心获得目标功率值；

所述DCS，用于接收所述RTU的指令，根据所述指令控制所述火电机组和所述电厂主变压器。

所述储能装置中的储能控制器从所述DCS获得火电机组的AGC投入状态信号、限负荷信号和一次调频动作信号；

所述储能控制器，用于判断所述AGC投入状态信号有效时，控制所述储能变流器将所述储能装置的电能反馈给电网。

本申请实施例提供的火储联合系统，包括储能装置和火电机组，可以在不改变火电机组原有工作模式和硬件架构的前提下，储能装置可以实现与火电机组联合为电网进行调频。储能装置将火电机组作为扰动对象来调节自身的储能功率值，控制原理简单，易于实现，该系统可以改善仅有火电机组进行调频的性能，可以带来更多的调频收益，并且该系统中火电机组不需要改造，降低了改造的复杂性，降低改造成本。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种火储联合系统的控制方法，其特征在于，应用于火储联合系统，所述火储联合系统包括：火电机组和储能装置；该方法包括：

接收来自远程终端单元RTU的自动发电控制AGC指令，所述AGC指令携带电网需要的目标功率值；

将所述目标功率值与本监控周期所述火储联合系统输送给电网的合并功率反馈值进行比较，获得比较结果；

根据所述比较结果获得本监控周期对应的储能功率值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：实时获得所述火电机组的一次调频动作信号；

根据所述比较结果获得所述储能装置需要的储能功率值，具体包括：

当所述一次调频动作信号有效时，将上一监控周期对应的储能功率值作为本监控周期对应的所述储能装置需要的储能功率值；

当所述一次调频动作信号无效时，根据所述比较结果获得本监控周期对应的所述储能装置需要的储能功率值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述比较结果获得本监控周期对应的所述储能装置需要的储能功率值之后，还包括：

获得所述火电机组的限负荷信号；

当所述限负荷信号有效时，控制所述储能装置停止功率输出。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述限负荷信号有效时，控制所述储能装置停止功率，具体包括：

当所述限负荷信号有效时，将所述储能功率值乘以0作为最终的储能功率值控制所述储能装置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，在所述将所述目标功率值与本监控周期所述火储联合系统输送给电网的合并功率反馈值进行比较之前，还包括：

获得所述火电机组的AGC投入状态信号，当确定所述AGC投入状态信号有效时，才将所述目标功率值与本监控周期所述火储联合系统输送给电网的合并功率反馈值进行比较。

6.一种储能装置，其特征在于，应用于火储联合系统，包括：储能电池、储能变流器和储能控制器；

所述储能变流器的第一端通过厂用变压器连接火电机组的输出端；所述储能变流器的第二端连接所述储能电池；

所述储能控制器，用于接收来自远程终端单元RTU的自动发电控制AGC指令，所述AGC指令携带电网需要的目标功率值；将所述目标功率值与本监控周期所述火储联合系统输送给电网的合并功率反馈值进行比较，获得比较结果；根据所述比较结果获得本监控周期对应的所述储能装置需要的储能功率值。

7.根据权利要求6所述的储能装置，其特征在于，所述储能控制器，具体用于实时获得所述火电机组的一次调频动作信号；当所述一次调频动作信号有效时，将上一监控周期对应的储能功率值作为本监控周期对应的所述储能装置需要的储能功率值；当所述一次调频动作信号无效时，根据所述比较结果获得本监控周期对应的所述储能装置需要的储能功率值。

8.根据权利要求6所述的储能装置，其特征在于，所述储能控制器，还用于获得所述火电机组的限负荷信号；当所述限负荷信号有效时，控制所述储能装置停止功率输出。

9.一种火储联合系统，其特征在于，包括：远程终端单元RTU、发电装置和权利要求6-8任一项所述的储能装置；

所述发电装置包括：火电机组、电厂主变压器和机组分布式控制系统DCS；所述火电机组通过所述电厂主变压器连接电网；

所述RTU，用于从电网的网调中心获得目标功率值；

所述DCS，用于接收所述RTU的指令，根据所述指令控制所述火电机组和所述电厂主变压器。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述储能装置中的储能控制器从所述DCS获得火电机组的AGC投入状态信号、限负荷信号和一次调频动作信号；

所述储能控制器，用于判断所述AGC投入状态信号有效时，控制所述储能变流器将所述储能装置的电能反馈给电网。

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