CN111276987A - 一种储能系统的电储能控制方法及装置 - Google Patents

一种储能系统的电储能控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电力系统的运行和控制技术领域，尤其涉及一种储能系统的电储能控制方法及装置，属于电力系统调度自动化技术领域。本发明包括：根据区域控制偏差值ACE与设定的门槛值的比较结果，将ACE所属区间划分为死区、正常区、帮助区和紧急区；根据ACE所属区间确定控制模式，所述控制模式包括：ACE控制模式、调度控制模式和计划模式；根据电网需求，确定储能系统何时充电何时放电以及充放电电量，采用相应的控制模式对储能系统进行充放电控制，辅助火电机组调频调峰。本发明能够满足电网调频调峰的需求，维持电网系统频率与标准频率的偏差在允许的范围内稳定。

Description

一种储能系统的电储能控制方法及装置
技术领域
本发明涉及电力系统的运行和控制技术领域，尤其涉及一种储能系统的电储能控制方法及装置，属于电力系统调度自动化技术领域。
背景技术
随着我国电网规模的快速增长，各种新能源的加入，调度人员的调控工作压力越来越大，主要依赖人工调度的模式将逐步难以适应。包含大规模风电的电网在峰谷调节、频率控制、电压控制、最大限度的发挥储能效力等环节具有其自身特性，传统调度自动化系统已经不能完全适应其调度运行的需要。
电网对机组的发电调度基于日负荷曲线的预测结果,重点考虑可调度机组容量及各机组可出力范围两个参数进行机组优化组合。目前有研究指出机组组合排列时重要的参考依据是日负荷预测曲线,该曲线具有显著的波峰和波谷，为了减少实际负荷与预测负荷差异带来的电网频率升降,在波峰时段,需要加大机组出力；在波谷时段,需要减小系统出力,用到储能设备；在最低谷,即尖谷时段,由于机组出力压低程度及储能设备容量有限,当机组最小出力、储能设备满载状态下总出力仍高于负荷水平时系统需要弃核、弃风、甚至弃光保障频率的稳定。
目前文献及产品对电储能控制没有具体研究，只是有对负荷峰值与低谷时使用储能设备进行研究，针对上述空白,本发明提出一种电储能控制功能。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种储能系统的电储能控制方法及装置，目的是为了设计一种储能电站辅助火电参与调频调峰的电储能控制方法及装置，以满足电网调频调峰的需求，维持电网系统频率与标准频率的偏差在允许的范围内稳定。
基于上述发明目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种储能系统的电储能控制方法，包括以下步骤：
根据区域控制偏差值ACE与设定的门槛值的比较结果，ACE所属区间被划分为死区、正常区、帮助区和紧急区；
根据ACE所属区间确定控制模式，所述控制模式包括：ACE控制模式、调度控制模式和计划模式；
根据电网需求，确定储能系统何时充电何时放电以及充放电电量，采用相应的控制模式对储能系统进行充放电控制，辅助火电机组调频调峰。
所述根据ACE所属区间确定控制模式，包括：
步骤1：根据ACE紧急程度判断储能系统是否处于ACE控制模式，如果是则按ACE 控制模式进行电储能控制；如果不是转入步骤2；
步骤2：判断储能系统是否处于调度控制模式，如果是则按调度控制模式进行电储能控制；如果不是转入步骤3；
步骤3：按计划模式进行电储能控制。
所述按ACE控制模式进行电储能控制，包括；
当ACE处于死区或正常区时，储能系统不参与调节；
当ACE进入次紧急区且火电备用不足时，则将储能系统投入；
当ACE进入紧急区时，储能系统参与ACE调节。
所述ACE控制模式包括以下步骤：
步骤(1)：判断ACE区域：先判断ACE是否处于死区和正常区内，如果在死区和正常区内则储能系统不参与ACE调节，也不需要进行电储能控制；如果ACE不在死区和正常区内则进行判断ACE是否在次紧急区，如果不在进一步判断ACE是否在紧急区内；
步骤(2)：当ACE在次紧急区时判断火电备用是否充足，如果火电备用充足，则不需要进行ACE调节，也不需要进行电储能控制；
步骤(3)：当ACE在紧急区或ACE在次紧急区且火电备用不足时，储能系统参与 ACE调节，并按照常规机组的分配方式分配调节量pi；
步骤(4)：判断调节量pi的值：当pi等于0时停止储能系统充/放电；当pi大于0 时进行储能系统充电；当pi小于0时进行储能系统放电。
所述调度控制模式，包括：
确定储能系统的目标电量，
通过当前电量与目标电量的比较，确定储能系统的充放电状态及充放电量。
所述调度控制模式包括以下步骤：
输入储能系统的目标电量SOCc；
比较当前储能电量SOC与目标电量SOCc，如果SOC小于SOCc，则进行储能充电；如果SOC大于SOCc，则进行储能放电；如果SOC等于SOCc，则停止储能充/放电。
所述计划模式，包括：
根据接收到的日前计划，判断当前时刻是否是负荷峰值或负荷谷值时刻；
储能设备在负荷峰值时放电，当作发电机使用；
储能设备在负荷低谷时充电，作为负荷平衡发电并将电能存储起来备用。
ACE的计算方法包括以下三种：
方法一：恒定频率控制：此时AGC的控制目标是维持系统频率恒定；
ACE＝-10βΔf
上式中：β表示频率特性系数，Δf表示频率偏差量；
方法二：恒定联络线交换功率控制：此时AGC的控制目标是维持联络线交换功率恒定；
ACE＝ΔP
上式中：ΔP表示净交换功率偏差量；
方法三：联络线和频率偏差控制：此时AGC同时控制系统频率和联络线交换功率；
ACE＝-10βΔf+ΔP。
一种储能系统的电储能控制装置，包括
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1-8任一所述的用于辅助火电机组参与调频调峰的储能系统的电储能控制方法。
一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述的用于辅助火电机组参与调频调峰的储能系统的电储能控制方法。
本发明具有以下优点及有益效果：
本发明提出的储能电站辅助火电参与调频调峰的电储能控制方法及装置，根据ACE 紧急程度，对储能进行分区控制的ACE控制模式；由调度员手动输入储能装置的目标电量，通过当前电量与目标电量的比较，自动确定储能装置的充放电状态及充放电量的调度控制模式；以及通过日前计划，接收计划值，在负荷峰值时放电，在负荷低谷时充电的计划模式。方法首先对使用哪种控制模式进行判断，然后进行具体的电储能控制，本发明提出的储能电站辅助火电参与调频调峰的电储能控制方法能满足电网调频调峰的需求，维持电网系统频率与标准频率的偏差在允许的范围内稳定。
附图说明
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
图1是本发明ACE区域划分图；
图2是本发明电储能控制流程图；
图3是本发明ACE控制模式流程图；
图4是本发明调度控制模式流程图。
具体实施方式
本发明是一种储能系统的电储能控制方法及装置，电储能控制指的是储能电站辅助火电参与调频调峰，以满足电网调频调峰的需求，在减小弃风弃光的前提下维持电网系统频率与标准频率的偏差在允许的范围内稳定。本发明作为一种电储能控制是属于自动发电控制领域的一种功能。
本发明一种储能系统的电储能控制方法，包括以下步骤：
根据区域控制偏差值ACE与设定的门槛值的比较结果，将ACE所属区间划分为死区、正常区、帮助区和紧急区；
根据ACE所属区间确定控制模式，所述控制模式包括：ACE控制模式、调度控制模式和计划模式；
根据电网需求，确定储能系统何时充电何时放电以及充放电电量，采用相应的控制模式对储能系统进行充放电控制，辅助火电机组调频调峰。
所述根据ACE所属区间确定控制模式，包括：
步骤1：根据ACE紧急程度判断储能系统是否处于ACE控制模式，如果是则按ACE 控制模式进行电储能控制；如果不是转入步骤2；
步骤2：判断储能系统是否处于调度控制模式，如果是则按调度控制模式进行电储能控制；如果不是转入步骤3；
步骤3：按计划模式进行电储能控制。
自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)：通过对调度区域内发电机组有功出力的自动调节，维持系统频率和/或联络线交换功率在一定的目标范围内。
区域控制偏差(Area Control Error，ACE)：反应控制区域当前的发电功率偏差值，是根据系统频率和联络线实际潮流有功与系统额定频率和计划交换功率设定值之间的关系，在自动发电控制系统中，ACE的计算方法包括以下三种：
方式一：恒定频率控制(Flat Frequency Control，FFC)：此时AGC的控制目标是维持系统频率恒定。
ACE＝-10βΔf
上式中：β表示频率特性系数(MW/0.1Hz)，Δf表示频率偏差量。
方式二：恒定联络线交换功率控制(Flat Tie-line Control,FTC)：此时AGC的控制目标是维持联络线交换功率恒定。
ACE＝ΔP
上式中：ΔP表示净交换功率偏差量。
方式三：联络线和频率偏差控制(Tie-line load frequency Bias Control,TBC)：此时 AGC同时控制系统频率和联络线交换功率。
ACE＝-10βΔf+ΔP
根据ACE及频率偏差的大小与设定的门槛值，将区域划分为死区、正常区、帮助区和紧急区。如图1所示。
电储能控制模式主要有三种：ACE控制模式、调度控制模式和计划模式。如图2所示。
模式一：ACE控制模式。
因为储能系统容量有限，且调节出力速度较快，故只有在系统即将进入紧急区的情况下才启动储能的调节作用，在死区和正常区时，使储能装置的电量维持在一个恒定值，以便为上调和下调出力时预留一定的调节空间。而其充放电功率则计入系统调节量需求。
所述按ACE控制模式进行电储能控制，包括；
ACE控制模式是根据ACE紧急程度，对储能进行分区控制。当ACE处于死区或正常区时，储能不参与调节；当ACE进入次紧急区且火电备用不足时，则将储能投入；当 ACE进入紧急区时，电储能参与ACE调节。
所述ACE控制模式包括以下步骤：
步骤一：判断ACE区域：先判断ACE是否处于死区和正常区内，如过在死区和正常区内则不参与ACE调节，也不需要进行电储能控制；如果ACE不在死区和正常区内则进行判断ACE是否在次紧急区，如果不在进一步判断ACE是否在紧急区内。
步骤二：当ACE在次紧急区时判断火电备用是否充足，如果火电备用充足，则不需要进行ACE调节，也不需要进行电储能控制。
步骤三：当ACE在紧急区或ACE在次紧急区且火电备用不足时，储能参与ACE调节，并按照常规机组的分配方式分配调节量pi。
步骤四：判断调节量pi的值：当pi等于0时停止储能充/放电；当pi大于0时进行储能充电；当pi小于0时进行储能放电。
模式二：调度控制模式。
调度控制模式是确定储能系统的目标电量，通过当前电量与目标电量的比较，确定储能装置的充放电状态及充放电量。
所述调度控制模式包括以下步骤：
步骤一：输入储能系统的目标电量SOCc；
步骤二：比较当前储能电量SOC与目标电量SOCc，如果SOC小于SOCc，则进行储能充电；如果SOC大于SOCc，则进行储能放电；如果SOC等于SOCc，则停止储能充/ 放电。
模式三：计划模式。
计划模式是根据接收到的日前计划，判断当前时刻是否是负荷峰值或负荷谷值时刻。储能设备在负荷峰值时放电，可当作发电机使用；储能设备在负荷低谷时充电，可作为负荷平衡发电并将电能存储起来备用。
本发明在具体实施时，首先判断是否是ACE控制模式，如果是则按ACE控制模式进行电储能控制；如果不是进而判断是否是调度控制模式，如果是则按调度控制模式进行电储能控制；如果不是接着判断是否是计划模式，如果是则按计划模式进行电储能控制。
一种储能系统的电储能控制装置，包括
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1-8任一所述的用于辅助火电机组参与调频调峰的储能系统的电储能控制方法。
一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述的用于辅助火电机组参与调频调峰的储能系统的电储能控制方法。
本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围，包括权利要求，被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、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 (10)

1.一种储能系统的电储能控制方法，其特征是，包括以下步骤：
根据区域控制偏差值ACE与设定的门槛值的比较结果，ACE所属区间被划分为死区、正常区、帮助区和紧急区；
根据ACE所属区间确定控制模式，所述控制模式包括：ACE控制模式、调度控制模式和计划模式；
根据电网需求，确定储能系统何时充电何时放电以及充放电电量，采用相应的控制模式对储能系统进行充放电控制，辅助火电机组调频调峰。
2.根据权利要求1所述的一种储能系统的电储能控制方法，其特征是：所述根据ACE所属区间确定控制模式，包括：
步骤1：根据ACE紧急程度判断储能系统是否处于ACE控制模式，如果是则按ACE控制模式进行电储能控制；如果不是转入步骤2；
步骤2：判断储能系统是否处于调度控制模式，如果是则按调度控制模式进行电储能控制；如果不是转入步骤3；
步骤3：按计划模式进行电储能控制。
3.根据权利要求2所述的一种储能系统的电储能控制方法，其特征是：所述按ACE控制模式进行电储能控制，包括；
当ACE处于死区或正常区时，储能系统不参与调节；
当ACE进入次紧急区且火电备用不足时，则将储能系统投入；
当ACE进入紧急区时，储能系统参与ACE调节。
4.根据权利要求3所述的一种储能系统的电储能控制方法，其特征是：所述ACE控制模式包括以下步骤：
步骤(1)：判断ACE区域：先判断ACE是否处于死区和正常区内，如果在死区和正常区内则储能系统不参与ACE调节，也不需要进行电储能控制；如果ACE不在死区和正常区内则进行判断ACE是否在次紧急区，如果不在进一步判断ACE是否在紧急区内；
步骤(2)：当ACE在次紧急区时判断火电备用是否充足，如果火电备用充足，则不需要进行ACE调节，也不需要进行电储能控制；
步骤(3)：当ACE在紧急区或ACE在次紧急区且火电备用不足时，储能系统参与ACE调节，并按照常规机组的分配方式分配调节量pi；
步骤(4)：判断调节量pi的值：当pi等于0时停止储能系统充/放电；当pi大于0时进行储能系统充电；当pi小于0时进行储能系统放电。
5.根据权利要求1所述的一种储能系统的电储能控制方法，其特征是：所述调度控制模式，包括：
确定储能系统的目标电量，
通过当前电量与目标电量的比较，确定储能系统的充放电状态及充放电量。
6.根据权利要求1或5所述的一种储能系统的电储能控制方法，其特征是：所述调度控制模式包括以下步骤：
输入储能系统的目标电量SOCc；
比较当前储能电量SOC与目标电量SOCc，如果SOC小于SOCc，则进行储能充电；如果SOC大于SOCc，则进行储能放电；如果SOC等于SOCc，则停止储能充/放电。
7.根据权利要求1所述的一种储能系统的电储能控制方法，其特征是：所述计划模式，包括：
根据接收到的日前计划，判断当前时刻是否是负荷峰值或负荷谷值时刻；
储能设备在负荷峰值时放电，当作发电机使用；
储能设备在负荷低谷时充电，作为负荷平衡发电并将电能存储起来备用。
8.根据权利要求1所述的一种储能系统的电储能控制方法，其特征是，ACE的计算方法包括以下三种：
方法一：恒定频率控制：此时AGC的控制目标是维持系统频率恒定；
ACE＝-10βΔf
上式中：β表示频率特性系数，Δf表示频率偏差量；
方法二：恒定联络线交换功率控制：此时AGC的控制目标是维持联络线交换功率恒定；
ACE＝ΔP
上式中：ΔP表示净交换功率偏差量；
方法三：联络线和频率偏差控制：此时AGC同时控制系统频率和联络线交换功率；
ACE＝-10βΔf+ΔP。
9.一种储能系统的电储能控制装置，其特征是：包括
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1-8任一所述的用于辅助火电机组参与调频调峰的储能系统的电储能控制方法。
10.一种计算机存储介质，其特征是，所述计算机存储介质上存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一所述的用于辅助火电机组参与调频调峰的储能系统的电储能控制方法。
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