CN111106628B - 基于发电机和储能系统的调频控制方法、装置及终端设备 - Google Patents

Abstract

本申请适用于电力发电技术领域，提供了基于发电机和储能系统的调频控制方法、装置及终端设备，基于发电机和储能系统的调频控制方法包括：获取调频功率；获取发电机组响应时间；比较调频功率与发电机组的当前功率的大小；根据调频功率与发电机组的当前功率的大小关系，以及储能系统的放电/充电时间与发电机组响应时间的大小关系，确定储能系统的放电功率/充电功率。该调频控制方法不但能够保证储能系统的稳定运行，而且结合发电机组的当前功率，能够实现电力系统的可靠稳定调频，使得总的功率稳定在调频功率，保证电力系统稳定运行。

Description

基于发电机和储能系统的调频控制方法、装置及终端设备

技术领域

本申请属于电力发电技术领域，尤其涉及基于发电机和储能系统的调频控制方法、装置及终端设备。

背景技术

随着风力发电、光伏发电等新能源发电的大规模并网，以及电动汽车等随机负荷的接入，增加了电力系统中发电和负荷的随机性和波动性。相应地，就需要维持有功功率平衡和频率稳定，如果不平衡就会引起频率偏离50Hz，就要求有关电厂的发电机组具有更大的调频容量和更快的爬坡速率。调频容量是指发电机组响应AGC指令的备用发电量，其中，AGC(Automatic Generation Control，自动发电控制)指令是指调节不同发电厂的多个发电机有功输出以响应负荷的变化的指令；爬坡是指增加或减少发电机机的发电量，爬坡速率是指发电量增大或者减少的速率。

电厂的调频容量及频繁的爬坡操作增加了发电机组运维的成本；其次，参与调频使得发电机组不能运行在效率最高的运行点，进而导致发电效率的下降，产生了额外的成本；再者，即便有足够的调频容量，发电机组有限的爬坡能力也无法保证能及时的跟上负荷的变化。

发明内容

有鉴于此，本申请实施方式提供了一种基于发电机和储能系统的调频控制方法、装置及终端设备，以解决现有的调频方式无法实现可靠调频的问题。

本申请实施方式第一方面提供了一种基于发电机和储能系统的调频控制方法，包括：

获取调频功率；

获取发电机组由当前功率变化至所述调频功率对应的发电机组响应时间；

比较所述调频功率与所述发电机组的当前功率的大小；

若所述调频功率大于所述发电机组的当前功率，则控制储能系统放电，且根据获取到的所述储能系统的放电时间与所述发电机组响应时间的大小关系确定所述储能系统的放电功率；和/或，若所述调频功率小于所述发电机组的当前功率，则控制储能系统充电，且根据获取到的所述储能系统的充电时间与所述发电机组响应时间的大小关系确定所述储能系统的充电功率。

可选地，所述发电机组响应时间的计算过程，包括：

获取所述调频功率与所述发电机组的当前功率的差值的第一绝对值；

获取所述第一绝对值与预设的特征速率的比值，得到所述发电机组响应时间。

可选地，根据所述发电机组的额定功率的不同倍率划分多个功率区间，各功率区间对应有不同的特征速率，根据所述发电机组的当前功率所处的功率区间确定对应的特征速率。

可选地，所述根据获取到的所述储能系统的放电时间与所述发电机组响应时间的大小关系确定所述储能系统的放电功率，包括：

若所述储能系统的放电时间大于或等于所述发电机组响应时间，则所述储能系统的放电功率为所述储能系统的额定功率；

若所述储能系统的放电时间小于所述发电机组响应时间，则所述储能系统的放电功率的计算过程，包括：

获取所述储能系统的当前荷电状态与预设的放电截止荷电状态的差值；

获取所述储能系统的当前荷电状态与预设的放电截止荷电状态的差值与所述储能系统的额定容量的第一乘积；

获取所述第一乘积与所述发电机组响应时间的比值，得到所述储能系统的放电功率。

可选地，所述根据获取到的所述储能系统的充电时间与所述发电机组响应时间的大小关系确定所述储能系统的充电功率，包括：

若所述储能系统的充电时间大于或等于所述发电机组响应时间，则所述储能系统的充电功率为所述储能系统的额定功率；

若所述储能系统的充电时间小于所述发电机组响应时间，则所述储能系统的充电功率的计算过程，包括：

获取所述储能系统的预设的充电截止荷电状态与当前荷电状态的差值；

获取所述储能系统的预设的充电截止荷电状态与当前荷电状态的差值与所述储能系统的额定容量的第二乘积；

获取所述第二乘积与所述发电机组响应时间的比值，得到所述储能系统的充电功率。

可选地，所述储能系统的放电时间的计算过程，包括：

获取所述储能系统的当前荷电状态与预设的放电截止荷电状态的差值；

获取所述储能系统的当前荷电状态与预设的放电截止荷电状态的差值与所述储能系统的额定容量的第三乘积；

获取所述第三乘积与所述储能系统的额定功率的比值，得到所述储能系统的放电时间；

所述储能系统的充电时间的计算过程，包括：

获取所述储能系统的预设的充电截止荷电状态与当前荷电状态的差值；

获取所述储能系统的预设的充电截止荷电状态与当前荷电状态的差值与所述储能系统的额定容量的第四乘积；

获取所述第四乘积与所述储能系统的额定功率的比值，得到所述储能系统的充电时间。

可选地，所述调频控制方法还包括：

获取所述调频功率与所述发电机组的当前功率的差值的第二绝对值；

比较所述第二绝对值与预设的发电机组功率偏移量阈值的大小；

若所述第二绝对值小于预设的发电机组功率偏移量阈值，则控制储能系统进行小功率充电或者放电，以稳定功率变化。

可选地，所述控制储能系统进行小功率充电或者放电，包括：

比较所述调频功率与所述发电机组的当前功率的大小；

若所述调频功率大于所述发电机组的当前功率，且储能系统的当前荷电状态大于预设的荷电状态阈值，则控制储能系统放电，且储能系统的放电功率为所述调频功率与所述发电机组的当前功率的差值乘以第一预设值；

若所述调频功率小于所述发电机组的当前功率，且储能系统的当前荷电状态小于所述预设的荷电状态阈值，则控制储能系统充电，且储能系统的充电功率为所述发电机组的当前功率与所述调频功率的差值乘以第二预设值；

所述第一预设值和所述第二预设值均为大于1的数。

本申请实施方式第二方面提供了一种基于发电机和储能系统的调频控制装置，包括：

第一获取模块，用于获取调频功率；

第二获取模块，用于获取发电机组由当前功率变化至所述调频功率对应的发电机组响应时间；

比较模块，用于比较所述调频功率与所述发电机组的当前功率的大小；

控制模块，用于若所述调频功率大于所述发电机组的当前功率，则控制储能系统放电，且根据获取到的所述储能系统的放电时间与所述发电机组响应时间的大小关系确定所述储能系统的放电功率；和/或，若所述调频功率小于所述发电机组的当前功率，则控制储能系统充电，且根据获取到的所述储能系统的充电时间与所述发电机组响应时间的大小关系确定所述储能系统的充电功率。

本申请实施方式第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述本申请实施方式第一方面提供的基于发电机和储能系统的调频控制方法的步骤。

本申请实施方式第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述本申请实施方式第一方面提供的基于发电机和储能系统的调频控制方法的步骤。

本申请实施方式第五方面提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述本申请实施方式第一方面提供的一种基于发电机和储能系统的调频控制方法。

本申请实施方式与现有技术相比存在的有益效果是：储能系统具有快速爬坡能力，且能提供两倍于其额定容量的调频容量，即便运行在非满负荷状态，储能系统也具有很高的能量转换效率，发电机组与储能系统共同参与电力系统调频，能够提升调频的可靠性和快速性；根据调频功率与发电机组的当前功率的大小对储能系统进行相应地控制，若调频功率大于发电机组的当前功率，则控制储能系统放电，储能系统的放电功率并非随意设置，而是由储能系统的放电时间与发电机组响应时间的大小关系决定，储能系统采用该放电功率进行放电，不但能够保证储能系统的稳定运行，而且结合发电机组的当前功率，能够实现电力系统的可靠稳定调频，使得总的功率稳定在调频功率，保证电力系统稳定运行；若调频功率小于发电机组的当前功率，则控制储能系统充电，储能系统的充电功率并非随意设置，而是由储能系统的充电时间与发电机组响应时间的大小关系决定，储能系统采用该充电功率进行充电，不但能够保证储能系统的稳定运行，而且结合发电机组的当前功率，能够实现电力系统的可靠稳定调频，使得总的功率稳定在调频功率，保证电力系统稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对实施方式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的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例一提供的基于发电机和储能系统的调频控制方法的第一种实现过程流程示意图；

图2是本申请实施例一提供的一种电力系统的拓扑结构图；

图3是本申请实施例一提供的发电机组输出功率曲线图；

图4是本申请实施例一提供的基于发电机和储能系统的调频控制方法的第二种实现过程流程示意图；

图5是本申请实施例二提供的基于发电机和储能系统的调频控制装置的结构示意图；

图6是本申请实施例三提供的终端设备的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施方式。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施方式中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施方式的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

应当理解，本实施例中各步骤的先后撰写顺序并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施方式来进行说明。

参见图1，是本申请实施例一提供的基于发电机和储能系统的调频控制方法的第一种实现过程的流程图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。

该基于发电机和储能系统的调频控制方法包括：

步骤S101：获取调频功率。

为了说明本申请提供的基于发电机和储能系统的调频控制方法，图2给出了一种电力系统的具体结构，其中，电力网包括电网201、升压变压器202、发电机组203、发电厂变压器204和发电厂负载205。发电机组203为330MW发电机组，发电厂负载205侧的电压等级为6KV。储能系统206通过切换开关207接入到电力网中，储能系统206可以为常规的储能系统，包括储能设备(比如由多个电池单体串联/并联构成的储能设备)、储能变流器(用于交流/直流转换)和电池管理系统等。发电机组203和储能系统206受终端设备的控制，实现调频控制。该终端设备可以是专门用于调频控制的设备，也可以是电力系统中的控制系统，该控制系统中除了内置有常规的电力控制程序之外，还内置有本申请提供的基于发电机和储能系统的调频控制方法相对应的软件程序。因此，该终端设备的实现方式不唯一，可以是独立的装置，也可以是由多个设备构成的控制系统。比如：终端设备包括电网调度装置208、远动装置209和测控装置210等，电网调度装置208下发调频功率，调频功率为实施调频过程的目标功率，本实施例中，根据下发的AGC指令值确定调频功率，可以理解为：下发的AGC指令值为调频功率，并通过远动装置209下发给发电机组203和储能系统206。测控装置210实时监控发电机组203和储能系统206的各种相关数据信息(比如：机组处理测量信号和储能系统出力测量信号)，并通过远动装置209输出给电网调度装置208。

步骤S102：获取发电机组由当前功率变化至所述调频功率对应的发电机组响应时间。

由当前功率变化至AGC指令值并非一瞬间就可以变化得到，而是需要用到一定的时间，该时间就是发电机组响应时间。

设定AGC0、AGC1、AGC2分别是调度三次下发的AGC调频功率值，即AGC指令值，T0为AGC1指令值下发时刻，T1为发电机组响应且功率达到AGC1指令值的时刻，T2为AGC2指令值下发时刻，T3为发电机组响应且功率达到AGC2指令值的时刻，如图3所示，波动曲线301为发电机组输出功率曲线。

该发电机组响应时间可以由以往的真实情况下的发电机组由当前功率变化至AGC指令值所用到的时间，即通过以往的实际经验得到，也可以通过计算得到，以下给出发电机组响应时间的一种具体的计算过程，包括：

获取AGC指令值与发电机组的当前功率的差值的绝对值，记为第一绝对值：设定Pagc为AGC指令值，Pt为发电机组的当前功率，由于AGC指令值Pagc与发电机组的当前功率Pt的大小关系不一定，AGC指令值Pagc可以大于发电机组的当前功率Pt，则发电机组就需要爬坡以达到AGC指令值Pagc；AGC指令值Pagc可以小于发电机组的当前功率Pt，则发电机组就需要下坡以达到AGC指令值Pagc，则计算AGC指令值Pagc与发电机组的当前功率Pt的差值的第一绝对值，为|Pagc-Pt|。

获取计算得到的第一绝对值与预设特征速率的比值：设定Vt为预设特征速率，则计算|Pagc-Pt|与预设特征速率Vt的比值，即|Pagc-Pt|/Vt，计算结果就是发电机组响应时间T1。

其中，特征速率Vt为发电机组功率调节的特征速率。特征速率Vt可以是一个固定值，由实际控制需要或者经验设定，也可以是变化值。本实施例中，特征速率Vt是一个变化值，而且，特征速率Vt与发电机组的额定功率Pe相关。根据发电机组的额定功率Pe的不同倍率划分多个功率区间，各功率区间对应有不同的特征速率Vt，倍率越小的功率区间对应的特征速率越大。具体地：

发电机组按额定功率Pe的不同倍率划分5个功率区间，分别是：[0，Pe/5]、(Pe/5，2Pe/5]、(2Pe/5，3Pe/5]、(3Pe/5，4Pe/5]、(4Pe/5，Pe]。这5个功率区间对应不同的特征速率。表1给出了一种具体的对应关系。

表1

则，功率区间[0，Pe/5]对应的特征速率为V1i，其中，V1i的正负表示爬坡/下坡时的特征速率，具体为：V1i表示爬坡时的特征速率，-V1i表示下坡时的特征速率(以下V2i、V3i、V4i和V5i与V1i同理)；功率区间(Pe/5，2Pe/5]对应的特征速率为V2i，功率区间(2Pe/5，3Pe/5]对应的特征速率为V3i，功率区间(3Pe/5，4Pe/5]对应的特征速率为V4i，功率区间(4Pe/5，Pe]对应的特征速率为V5i。其中，V1i＞V2i＞V3i＞V4i＞V5i。

根据发电机组的当前功率Pt所处的功率区间确定对应的特征速率，比如：若发电机组的当前功率Pt处于(2Pe/5，3Pe/5]，则特征速率为V3i。

各功率区间的特征速率可以根据实际情况进行具体设定。而且，各特征速率可以是固定值，也可以实时修正。其中，该基于发电机和储能系统的调频控制方法在执行一段时间之后，特征速率会出现一定的误差，如果该误差在误差允许范围内，则无需修正特征速率，如果误差较大，则可以修正特征速率，以降低误差，提升调节精度。以下给出一种具体的修正过程：对于某一次调频控制过程，设定发电机组的当前功率为Px(Px等同于该次调频控制过程的Pt)，当前时刻为tx，Px所处的功率区间对应的特征速率为Vki，设定经过该次调频控制过程调频完成后的发电机组的功率为Py(Py等同于该次调频控制过程的AGC指令值Pagc)，调频完成时刻为ty，则计算Vi：

Vi＝(Py-Px)/(ty-tx)

则修正后的特征速率Vki’为：

Vki’＝(Vki+Vi)/2

将修正后的特征速率Vki’替换特征速率Vki。

通过计算平均值的方式对特征速率进行修正，能够降低计算复杂性，作为其他的实施方式，还可以采取其他的修正算法，比如：最小二乘拟合法。

发电机组的功率在变化过程中，变化至某一个功率区间时，就按照该功率区间对应的特征速率计算发电机组响应时间T1。

步骤S103：比较所述调频功率与所述发电机组的当前功率的大小。

比较AGC指令值Pagc与发电机组的当前功率Pt的大小，以便于根据两者之间的大小关系进行相应的控制。

因此，步骤S102和步骤S103之间没有严格的先后顺序，可以先执行步骤S102，然后再执行步骤S103，也可以先执行步骤S103，然后再执行步骤S102，还可以将步骤S102和步骤S103整合为一个步骤，同时执行。

步骤S104：若所述调频功率大于所述发电机组的当前功率，则控制储能系统放电，且根据获取到的所述储能系统的放电时间与所述发电机组响应时间的大小关系确定所述储能系统的放电功率；和/或，若所述调频功率小于所述发电机组的当前功率，则控制储能系统充电，且根据获取到的所述储能系统的充电时间与所述发电机组响应时间的大小关系确定所述储能系统的充电功率。

若AGC指令值Pagc大于发电机组的当前功率Pt，表示发电机组的当前功率Pt不足，需要储能系统放电，则控制储能系统放电，且根据获取到的储能系统的放电时间t1与发电机组响应时间T1的大小关系确定储能系统的放电功率P1；和/或，若AGC指令值Pagc小于发电机组的当前功率Pt，表示发电机组的当前功率Pt过高，需要降低发电机组的当前功率Pt，则控制储能系统充电，且根据获取到的储能系统的充电时间t2与发电机组响应时间T1的大小关系确定储能系统的充电功率P2。

上述两个控制过程中，本申请保护的基于发电机和储能系统的调频控制方法可以只包括这两个控制过程中的其中任意一个，也可以同时包括这两个控制过程，为了提升控制可靠性，本申请保护的基于发电机和储能系统的调频控制方法同时包括这两个控制过程。以下对这两个控制过程分别进行说明。

(i)若AGC指令值Pagc大于发电机组的当前功率Pt，表示发电机组的当前功率Pt不足，需要储能系统放电，则控制储能系统放电，且根据获取到的储能系统的放电时间t1与发电机组响应时间T1的大小关系确定储能系统的放电功率P1。

储能系统的放电时间t1可以根据经验、实验或者实际控制需要具体设定，也可以通过具体的计算过程得到，以下给出储能系统的放电时间t1的一种计算过程，包括：

获取储能系统的当前荷电状态SOC1与预设的放电截止荷电状态SOC2的差值；其中，放电截止荷电状态SOC2根据实际需要进行具体设置，本实施例以0.1为例；

获取储能系统的当前荷电状态SOC1与预设的放电截止荷电状态SOC2的差值与储能系统的额定容量S的乘积，记为第三乘积，即S*(SOC1-SOC2)；

获取S*(SOC1-SOC2)与储能系统的额定功率Pk的比值，得到储能系统的放电时间t1，则储能系统的放电时间t1的计算公式为：

t1＝S*(SOC1-SOC2)/Pk

以下给出根据获取到的储能系统的放电时间t1与发电机组响应时间T1的大小关系确定储能系统的放电功率P1的一种具体实现过程：

若储能系统的放电时间t1大于或等于发电机组响应时间T1，则储能系统的放电功率P1为储能系统的额定功率Pk，即储能系统按照额定功率Pk输出；

若储能系统的放电时间t1小于发电机组响应时间T1，则储能系统的放电功率P1的计算过程，包括：

获取储能系统的当前荷电状态SOC1与预设的放电截止荷电状态SOC2的差值；

获取储能系统的当前荷电状态SOC1与预设的放电截止荷电状态SOC2的差值与储能系统的额定容量S的乘积，记为第一乘积，即S*(SOC1-SOC2)；

获取S*(SOC1-SOC2)与发电机组响应时间T1的比值，得到储能系统的放电功率P1，则储能系统的放电功率P1的计算公式为：

P1＝S*(SOC1-SOC2)/T1

因此，若储能系统的放电时间t1大于或等于发电机组响应时间T1，则储能系统的放电功率P1应当处于一个比较高的数值，才能够尽快缩短放电时间，尽量实现储能系统的放电时间t1等于发电机组响应时间T1，进而实现储能系统与发电机组的同步调节，保证电网稳定，但是，为了保证储能系统的正常稳定运行，确定储能系统的放电功率为额定功率Pk，即确定储能系统以满足正常稳定运行的前提下的最大功率运行。若储能系统的放电时间t1小于发电机组响应时间T1，则需要根据发电机组响应时间T1确定储能系统的放电功率P1，放电功率P1小于额定功率Pk，满足储能系统以该放电功率放电时，放电时间等于发电机组响应时间T1，实现储能系统与发电机组的同步调节，保证电网稳定。

(ii)若AGC指令值Pagc小于发电机组的当前功率Pt，表示发电机组的当前功率Pt过高，需要降低发电机组的当前功率Pt，则控制储能系统充电，且根据获取到的储能系统的充电时间t2与发电机组响应时间T1的大小关系确定储能系统的充电功率P2。

储能系统的充电时间t2可以根据经验、实验或者实际控制需要具体设定，也可以通过具体的计算过程得到，以下给出储能系统的充电时间t2的一种计算过程，包括：

获取储能系统的预设的充电截止荷电状态SOC3与当前荷电状态SOC4的差值；其中，充电截止荷电状态SOC3根据实际需要进行具体设置，本实施例以0.98为例；

获取储能系统的充电截止荷电状态SOC3与当前荷电状态SOC4的差值与储能系统的额定容量S的乘积，记为第四乘积，即S*(SOC3-SOC4)；

获取S*(SOC3-SOC4)与储能系统的额定功率Pk的比值，得到储能系统的充电时间t2，则储能系统的充电时间t2的计算公式为：

t2＝S*(SOC3-SOC4)/Pk

以下给出根据获取到的储能系统的充电时间t2与发电机组响应时间T1的大小关系确定储能系统的充电功率P2的一种具体实现过程：

若储能系统的充电时间t2大于或等于发电机组响应时间T1，则储能系统的充电功率P2为储能系统的额定功率Pk；

若储能系统的充电时间t2小于发电机组响应时间T1，则储能系统的充电功率P2的计算过程，包括：

获取储能系统的预设的充电截止荷电状态SOC3与当前荷电状态SOC4的差值；

获取储能系统的充电截止荷电状态SOC3与当前荷电状态SOC4的差值与储能系统的额定容量S的乘积，记为第二乘积，即S*(SOC3-SOC4)；

获取S*(SOC3-SOC4)与发电机组响应时间T1的比值，得到储能系统的充电功率P2，则储能系统的充电功率P2的计算公式为：

P2＝S*(SOC3-SOC4)/T1

因此，若储能系统的充电时间t2大于或等于发电机组响应时间T1，则储能系统的充电功率P2应当处于一个比较高的数值，才能够尽快缩短充电时间，尽量实现储能系统的充电时间t2等于发电机组响应时间T1，进而实现储能系统与发电机组的同步调节，保证电网稳定，但是，为了保证储能系统的正常稳定运行，确定储能系统的充电功率为额定功率Pk，即确定储能系统以满足正常稳定运行的前提下的最大功率运行。若储能系统的充电时间t2小于发电机组响应时间T1，则需要根据发电机组响应时间T1确定储能系统的充电功率P2，充电功率P2小于额定功率Pk，满足储能系统以该充电功率充电时，充电时间等于发电机组响应时间T1，实现储能系统与发电机组的同步调节，保证电网稳定。

本申请提供的基于发电机和储能系统的调频控制方法，根据AGC指令值Pagc与发电机组的当前功率Pt的大小对储能系统进行相应地控制，若AGC指令值Pagc大于发电机组的当前功率Pt，则控制储能系统放电，储能系统的放电功率P1并非随意设置，而是由储能系统的放电时间t1与发电机组响应时间T1的大小关系决定，储能系统采用该放电功率P1进行放电，不但能够保证储能系统的稳定运行，而且结合发电机组的当前功率Pt，能够实现电力系统的可靠稳定调频，使得总的功率稳定在AGC指令值Pagc，而且，能够尽量实现储能系统与发电机组的同步调节，保证电力系统稳定运行；若AGC指令值Pagc小于发电机组的当前功率Pt，则控制储能系统充电，储能系统的充电功率P2并非随意设置，而是由储能系统的充电时间t2与发电机组响应时间T1的大小关系决定，储能系统采用该充电功率P2进行充电，不但能够保证储能系统的稳定运行，而且结合发电机组的当前功率Pt，能够实现电力系统的可靠稳定调频，使得总的功率稳定在AGC指令值Pagc，而且，能够尽量实现储能系统与发电机组的同步调节，保证电力系统稳定运行。

参见图4，是本申请实施例一提供的基于发电机和储能系统的调频控制方法的第二种实现过程的流程图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。

步骤S401：获取调频功率。

步骤S401的具体实现过程在上述步骤S101中已给出了详细说明，不再赘述。

步骤S402：获取发电机组由当前功率变化至所述调频功率对应的发电机组响应时间。

步骤S402的具体实现过程在上述步骤S102中已给出了详细说明，不再赘述。

步骤S403：比较所述调频功率与所述发电机组的当前功率的大小。

步骤S403的具体实现过程在上述步骤S103中已给出了详细说明，不再赘述。

步骤S404：若所述调频功率大于所述发电机组的当前功率，则控制储能系统放电，且根据获取到的所述储能系统的放电时间与所述发电机组响应时间的大小关系确定所述储能系统的放电功率；和/或，若所述调频功率小于所述发电机组的当前功率，则控制储能系统充电，且根据获取到的所述储能系统的充电时间与所述发电机组响应时间的大小关系确定所述储能系统的充电功率。

步骤S404的具体实现过程在上述步骤S104中已给出了详细说明，不再赘述。

步骤S405：获取所述调频功率与所述发电机组的当前功率的差值的第二绝对值。

本申请提供的基于发电机和储能系统的调频控制方法中，发电机组为主功率输出方式，输出的功率为主功率，而储能系统为辅助调节，提供的功率为辅助功率。并且，在调频过程中，以AGC指令值Page为目标，控制发电机组的输出功率逐渐变化，使得发电机组的输出功率逐渐靠近AGC指令值Page。储能系统提供辅助功率，使得总功率稳定在AGC指令值Page。其中，发电机组的输出功率的变化方式不唯一，可以线性变化，也可以按照图3所示的变化规律进行变化，即前期变化幅度比较大，后期变化幅度比较小。那么，若AGC指令值Pagc大于发电机组的当前功率Pt，则控制逐渐增大发电机组的功率Pt，则储能系统的放电功率逐渐减小；若AGC指令值Pagc小于发电机组的当前功率Pt，则控制逐渐降低发电机组的功率Pt，则储能系统的充电功率逐渐减小。

在每一个调节周期(比如30s或者其他设定周期值)，均执行一遍上述步骤S401至步骤S404的实现过程。在调频过程中，每执行一遍步骤S401至步骤S404的实现过程之后，发电机组的当前功率Pt就更加接近AGC指令值Pagc。因此，在调频过程中，发电机组的当前功率Pt逐渐接近AGC指令值Pagc。那么，在每一个调节周期，执行一遍步骤S401至步骤S404的实现过程之后，计算AGC指令值Pagc与发电机组的当前功率Pt的差值的绝对值，记为第二绝对值。

步骤S406：比较所述第二绝对值与预设的发电机组功率偏移量阈值的大小。

设定一个发电机组功率偏移量阈值K，该发电机组功率偏移量阈值K为发电机组的输出功率与AGC指令值Pagc的功率偏移量。该发电机组功率偏移量阈值K可以根据实际需要、经验或者实验具体设置，可以是一个固定值，也可以是一个根据实际参数变化的变化值。该发电机组功率偏移量阈值K还可以计算得到，以下给出一种具体的计算公式：

K(i+1)＝[Ki+abs(Pi-Pagc)]/2

其中，abs为求取绝对值运算，abs(Pi-Pagc)＝|Pi-Pagc|，Pi为第i个周期的发电机组的功率，Ki是第i个周期的发电机组功率偏移量阈值，K(i+1)是第i+1个周期的发电机组功率偏移量阈值。若设定第i个周期为当前时刻，则Pi为发电机组的当前功率，Ki是当前的发电机组功率偏移量阈值，K(i+1)是新计算得到的发电机组功率偏移量阈值。初次运行时的K0＝0。

因此，每30s读取一次发电机组的功率Pi，然后计算得到对应的K。那么，Pi越接近Pagc，求得的K越小，进而在功率调节时，Pi越接近Pagc，调节幅度越小，调节过程越稳定。

比较AGC指令值Pagc与发电机组的当前功率Pt的差值的第二绝对值与预设的发电机组功率偏移量阈值K的大小。

步骤S407：若所述第二绝对值小于预设的发电机组功率偏移量阈值，则控制储能系统进行小功率充电或者放电，以稳定功率变化。

若第二绝对值小于预设的发电机组功率偏移量阈值K，表示AGC指令值Pagc与发电机组的当前功率Pt比较接近，此时为了防止功率波动，稳定当前发电机组的功率变化，控制储能系统进行小功率充电或者放电。

以下给出储能系统进行小功率充电或者放电的一种具体实现过程：

比较AGC指令值Pagc与发电机组的当前功率Pt的大小；

若AGC指令值Pagc大于发电机组的当前功率Pt，且储能系统的当前荷电状态大于预设的荷电状态阈值(比如0.6)，则控制储能系统放电，且储能系统的放电功率P1为AGC指令值Pagc与发电机组的当前功率Pt的差值乘以第一预设值A，计算公式为：

P1＝(Pagc-Pt)*A

其中，第一预设值A为大于1的数，并且，为了实现小功率放电，第一预设值A的数值不会太大，本实施例中，A大于1且小于2，比如1.5。

若AGC指令值Pagc小于发电机组的当前功率Pt，且储能系统的当前荷电状态小于预设的荷电状态阈值(比如0.6)，则控制储能系统充电，且储能系统的充电功率P2为发电机组的当前功率Pt与AGC指令值Pagc的差值乘以第二预设值B，计算公式为：

P1＝(Pt-Pagc)*B

其中，第二预设值B为大于1的数，并且，为了实现小功率充电，第二预设值B的数值不会太大，本实施例中，B大于1且小于2，比如1.5。

第一预设值A和第二预设值B选取大于1的数能够使功率快速稳定。

另外，上述中，若AGC指令值Pagc与发电机组的当前功率Pt的差值的绝对值大于或者等于预设的发电机组功率偏移量阈值K，表示AGC指令值Pagc与发电机组的当前功率Pt相差较大，则继续执行步骤S401至步骤S404的实现过程，直至绝对值小于预设的发电机组功率偏移量阈值K。

对应于上文中的基于发电机和储能系统的调频控制方法实施例中所述的基于发电机和储能系统的调频控制方法，图5示出了本申请实施例二提供的基于发电机和储能系统的调频控制装置的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。

参照图5，基于发电机和储能系统的调频控制装置500包括：

第一获取模块501，用于获取调频功率；

第二获取模块502，用于获取发电机组由当前功率变化至所述调频功率对应的发电机组响应时间；

比较模块503，用于比较所述调频功率与所述发电机组的当前功率的大小；

控制模块504，用于若所述调频功率大于所述发电机组的当前功率，则控制储能系统放电，且根据获取到的所述储能系统的放电时间与所述发电机组响应时间的大小关系确定所述储能系统的放电功率；和/或，若所述调频功率小于所述发电机组的当前功率，则控制储能系统充电，且根据获取到的所述储能系统的充电时间与所述发电机组响应时间的大小关系确定所述储能系统的充电功率。

可选地，所述发电机组响应时间的计算过程，包括：

获取所述调频功率与所述发电机组的当前功率的差值的第一绝对值；

获取所述第一绝对值与预设的特征速率的比值，得到所述发电机组响应时间。

可选地，根据所述发电机组的额定功率的不同倍率划分多个功率区间，各功率区间对应有不同的特征速率，根据所述发电机组的当前功率所处的功率区间确定对应的特征速率。

可选地，所述根据获取到的所述储能系统的放电时间与所述发电机组响应时间的大小关系确定所述储能系统的放电功率，包括：

若所述储能系统的放电时间大于或等于所述发电机组响应时间，则所述储能系统的放电功率为所述储能系统的额定功率；

若所述储能系统的放电时间小于所述发电机组响应时间，则所述储能系统的放电功率的计算过程，包括：

获取所述储能系统的当前荷电状态与预设的放电截止荷电状态的差值；

获取所述储能系统的当前荷电状态与预设的放电截止荷电状态的差值与所述储能系统的额定容量的第一乘积；

获取所述第一乘积与所述发电机组响应时间的比值，得到所述储能系统的放电功率。

可选地，所述根据获取到的所述储能系统的充电时间与所述发电机组响应时间的大小关系确定所述储能系统的充电功率，包括：

若所述储能系统的充电时间大于或等于所述发电机组响应时间，则所述储能系统的充电功率为所述储能系统的额定功率；

若所述储能系统的充电时间小于所述发电机组响应时间，则所述储能系统的充电功率的计算过程，包括：

获取所述储能系统的预设的充电截止荷电状态与当前荷电状态的差值；

获取所述储能系统的预设的充电截止荷电状态与当前荷电状态的差值与所述储能系统的额定容量的第二乘积；

获取所述第二乘积与所述发电机组响应时间的比值，得到所述储能系统的充电功率。

可选地，所述储能系统的放电时间的计算过程，包括：

获取所述储能系统的当前荷电状态与预设的放电截止荷电状态的差值；

获取所述储能系统的当前荷电状态与预设的放电截止荷电状态的差值与所述储能系统的额定容量的第三乘积；

获取所述第三乘积与所述储能系统的额定功率的比值，得到所述储能系统的放电时间；

所述储能系统的充电时间的计算过程，包括：

获取所述储能系统的预设的充电截止荷电状态与当前荷电状态的差值；

获取所述储能系统的预设的充电截止荷电状态与当前荷电状态的差值与所述储能系统的额定容量的第四乘积；

获取所述第四乘积与所述储能系统的额定功率的比值，得到所述储能系统的充电时间。

可选地，所述基于发电机和储能系统的调频控制装置500还包括：

第三获取模块，用于获取所述调频功率与所述发电机组的当前功率的差值的第二绝对值；

判断模块，用于比较所述第二绝对值与预设的发电机组功率偏移量阈值的大小；

功率稳定模块，用于若所述第二绝对值小于预设的发电机组功率偏移量阈值，则控制储能系统进行小功率充电或者放电，以稳定功率变化。

可选地，所述控制储能系统进行小功率充电或者放电，包括：

比较所述调频功率与所述发电机组的当前功率的大小；

若所述调频功率大于所述发电机组的当前功率，且储能系统的当前荷电状态大于预设的荷电状态阈值，则控制储能系统放电，且储能系统的放电功率为所述调频功率与所述发电机组的当前功率的差值乘以第一预设值；

若所述调频功率小于所述发电机组的当前功率，且储能系统的当前荷电状态小于所述预设的荷电状态阈值，则控制储能系统充电，且储能系统的充电功率为所述发电机组的当前功率与所述调频功率的差值乘以第二预设值；

所述第一预设值和所述第二预设值均为大于1的数。

需要说明的是，上述装置/模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请基于发电机和储能系统的调频控制方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见基于发电机和储能系统的调频控制方法实施例部分，此处不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将所述基于发电机和储能系统的调频控制装置500的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述中各功能模块的具体工作过程，可以参考前述基于发电机和储能系统的调频控制方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

图6是本申请实施例三提供的终端设备的结构示意图。如图6所示，终端设备600包括：处理器602、存储器601以及存储在存储器601中并可在处理器602上运行的计算机程序603。处理器602的个数是至少一个，图6以一个为例。处理器602执行计算机程序603时实现上述基于发电机和储能系统的调频控制方法的实现步骤，即图1或者图4所示的步骤。

终端设备600的具体实现过程可以参见上文中的基于发电机和储能系统的调频控制方法实施例。

示例性的，计算机程序603可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在存储器601中，并由处理器602执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序603在终端设备600中的执行过程。

终端设备600可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑、主控等计算设备，也可以是相机、手机等具有图像采集功能和数据处理功能的设备，还可以是触控显示设备。终端设备600可包括，但不仅限于，处理器以及存储器。本领域技术人员可以理解，图6仅是终端设备600的示例，并不构成对终端设备600的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备600还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

处理器602可以是CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)，还可以是其他通用处理器、DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)、ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现成可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器601可以是终端设备600的内部存储单元，例如硬盘或内存。存储器601也可以是终端设备600的外部存储设备，例如终端设备600上配备的插接式硬盘、SMC(SmartMedia Card，智能存储卡)、SD卡(Secure Digital，安全数字卡)、Flash Card(闪存卡)等。进一步地，存储器601还可以既包括终端设备600的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器601用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序、数据以及其他程序等，例如所述计算机程序603的程序代码等。存储器601还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上文中的基于发电机和储能系统的调频控制方法实施例中的步骤。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述基于发电机和储能系统的调频控制方法实施例中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述基于发电机和储能系统的调频控制方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、ROM(Read-OnlyMemory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述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，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于发电机和储能系统的调频控制方法，其特征在于，包括：

获取调频功率；

获取发电机组由当前功率变化至所述调频功率对应的发电机组响应时间；

比较所述调频功率与所述发电机组的当前功率的大小；

若所述调频功率大于所述发电机组的当前功率，则控制储能系统放电，且根据获取到的所述储能系统的放电时间与所述发电机组响应时间的大小关系确定所述储能系统的放电功率；和/或，若所述调频功率小于所述发电机组的当前功率，则控制储能系统充电，且根据获取到的所述储能系统的充电时间与所述发电机组响应时间的大小关系确定所述储能系统的充电功率；

所述根据获取到的所述储能系统的放电时间与所述发电机组响应时间的大小关系确定所述储能系统的放电功率，包括：

若所述储能系统的放电时间大于或等于所述发电机组响应时间，则所述储能系统的放电功率为所述储能系统的额定功率；

若所述储能系统的放电时间小于所述发电机组响应时间，则所述储能系统的放电功率的计算过程，包括：

获取所述储能系统的当前荷电状态与预设的放电截止荷电状态的差值；

获取所述储能系统的当前荷电状态与预设的放电截止荷电状态的差值与所述储能系统的额定容量的第一乘积；

获取所述第一乘积与所述发电机组响应时间的比值，得到所述储能系统的放电功率。

2.根据权利要求1所述的基于发电机和储能系统的调频控制方法，其特征在于，所述发电机组响应时间的计算过程，包括：

获取所述调频功率与所述发电机组的当前功率的差值的第一绝对值；

获取所述第一绝对值与预设的特征速率的比值，得到所述发电机组响应时间。

3.根据权利要求2所述的基于发电机和储能系统的调频控制方法，其特征在于，根据所述发电机组的额定功率的不同倍率划分多个功率区间，各功率区间对应有不同的特征速率，根据所述发电机组的当前功率所处的功率区间确定对应的特征速率。

4.根据权利要求1所述的基于发电机和储能系统的调频控制方法，其特征在于，所述根据获取到的所述储能系统的充电时间与所述发电机组响应时间的大小关系确定所述储能系统的充电功率，包括：

若所述储能系统的充电时间大于或等于所述发电机组响应时间，则所述储能系统的充电功率为所述储能系统的额定功率；

若所述储能系统的充电时间小于所述发电机组响应时间，则所述储能系统的充电功率的计算过程，包括：

获取所述储能系统的预设的充电截止荷电状态与当前荷电状态的差值；

获取所述储能系统的预设的充电截止荷电状态与当前荷电状态的差值与所述储能系统的额定容量的第二乘积；

获取所述第二乘积与所述发电机组响应时间的比值，得到所述储能系统的充电功率。

5.根据权利要求1所述的基于发电机和储能系统的调频控制方法，其特征在于，所述储能系统的放电时间的计算过程，包括：

获取所述储能系统的当前荷电状态与预设的放电截止荷电状态的差值；

获取所述储能系统的当前荷电状态与预设的放电截止荷电状态的差值与所述储能系统的额定容量的第三乘积；

获取所述第三乘积与所述储能系统的额定功率的比值，得到所述储能系统的放电时间；

所述储能系统的充电时间的计算过程，包括：

获取所述储能系统的预设的充电截止荷电状态与当前荷电状态的差值；

获取所述储能系统的预设的充电截止荷电状态与当前荷电状态的差值与所述储能系统的额定容量的第四乘积；

获取所述第四乘积与所述储能系统的额定功率的比值，得到所述储能系统的充电时间。

6.根据权利要求1所述的基于发电机和储能系统的调频控制方法，其特征在于，所述调频控制方法还包括：

获取所述调频功率与所述发电机组的当前功率的差值的第二绝对值；

比较所述第二绝对值与预设的发电机组功率偏移量阈值的大小；

若所述第二绝对值小于预设的发电机组功率偏移量阈值，则控制储能系统进行小功率充电或者放电，以稳定功率变化。

7.根据权利要求6所述的基于发电机和储能系统的调频控制方法，其特征在于，所述控制储能系统进行小功率充电或者放电，包括：

比较所述调频功率与所述发电机组的当前功率的大小；

若所述调频功率大于所述发电机组的当前功率，且储能系统的当前荷电状态大于预设的荷电状态阈值，则控制储能系统放电，且储能系统的放电功率为所述调频功率与所述发电机组的当前功率的差值乘以第一预设值；

若所述调频功率小于所述发电机组的当前功率，且储能系统的当前荷电状态小于所述预设的荷电状态阈值，则控制储能系统充电，且储能系统的充电功率为所述发电机组的当前功率与所述调频功率的差值乘以第二预设值；

所述第一预设值和所述第二预设值均为大于1的数。

8.一种基于发电机和储能系统的调频控制装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取调频功率；

第二获取模块，用于获取发电机组由当前功率变化至所述调频功率对应的发电机组响应时间；

比较模块，用于比较所述调频功率与所述发电机组的当前功率的大小；

控制模块，用于若所述调频功率大于所述发电机组的当前功率，则控制储能系统放电，且根据获取到的所述储能系统的放电时间与所述发电机组响应时间的大小关系确定所述储能系统的放电功率；和/或，若所述调频功率小于所述发电机组的当前功率，则控制储能系统充电，且根据获取到的所述储能系统的充电时间与所述发电机组响应时间的大小关系确定所述储能系统的充电功率；

所述控制模块还用于若所述储能系统的放电时间大于或等于所述发电机组响应时间，则所述储能系统的放电功率为所述储能系统的额定功率；

所述控制模块还用于获取所述储能系统的当前荷电状态与预设的放电截止荷电状态的差值；获取所述储能系统的当前荷电状态与预设的放电截止荷电状态的差值与所述储能系统的额定容量的第一乘积；获取所述第一乘积与所述发电机组响应时间的比值，得到所述储能系统的放电功率。

9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任一项所述的基于发电机和储能系统的调频控制方法的步骤。

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