CN111371127B - 一种调频系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种调频系统及其控制方法，该调频系统包括：控制系统、M个发电机组、N个储能单元、N个双绕组变压器、M个多绕组变压器和多个开关；M和N均为大于1的正整数；由于调频系统中各个储能单元经过自身对应的双绕组变压器后，分别通过相应的开关和多绕组变压器连接至各个发电机组，因此，该调频控制系统能够根据需求灵活配置储能单元到任一发电机组，实现一机多用的功能，能够在扩大储能容量的同时有效提升储能利用率，并且还能够使得多个发电机组可以同时实现调频，提高了发电机组的调频能力。

Description

一种调频系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域，具体涉及一种调频系统及其控制方法。

背景技术

传统电网调频由水电发电机组或者火力发电机组完成，但是随着电网规模增大以及可再生能源发电系统大规模并网，加剧了电网频率波动，进而使得传统电网调频的缺陷逐渐暴露。由于火力发电机响应慢、爬坡率低，所以不能很好的跟踪AGC(AutomaticGeneration Control，自动发电控制)指令，而水力发电机组则受季节和地域影响较大，其调频功能也会受到影响。

虽然上述问题能够通过增加机组容量进行弥补，但无法解决根本问题且成本较高。随着储能技术的高速发展，由于储能系统具有响应速度快、调节精度高等优点，将储能系统引入电网、参与辅助调频成为一种较优的调频方式。但是现有的发电机组配备的储能容量有限，进而导致调频能力有限。

发明内容

对此，本申请提供一种调频系统及其控制方法，以解决现有的发电机组配备的储能容量有限，所导致的调频能力有限的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本申请第一方面公开了一种调频系统包括：控制系统、M个发电机组、N个储能单元、N个双绕组变压器、M个多绕组变压器和多个开关；

M和N均为大于1的正整数；

各个所述储能单元的输出端分别与各自对应的双绕组变压器的一端相连，各个双绕组变压器的另一端分别通过相应的开关和多绕组变压器连接至各个所述发电机组；各个所述发电机组分别通过一个对应的所述多绕组变压器分别连接多个所述储能单元；

所述发电机组的通信端、所述储能单元的通信端以及各个所述开关的控制端均与所述控制系统相连。

可选地，在上述的调频系统中，所述控制系统包括：主控制器和子阵控制器；

其中，所述主控制器和所述子阵控制器通过光纤环网相接；

所述储能单元的通信端与相应所述子阵控制器相连，所述发电机组的通信端以及所述开关的控制端均与所述主控制器相连。

可选地，在上述的调频系统中，多个所述开关包括：多个一级开关和至少一个二级开关；

各个双绕组变压器分别依次通过相应的两个一级开关和多绕组变压器连接至各自对应的多个发电机组；

连接相同发电机组的一组双绕组变压器，分别与其他组双绕组变压器中的各个双绕组变压器，通过一个所述二级开关直接相连。

可选地，在上述的调频系统中，M＝N＝4。

可选地，在上述的调频系统中，所述多绕组变压器为三绕组变压器；

各个所述发电机组分别通过一个对应的所述三绕组变压器分别连接两个所述储能单元。

本申请第二方面公开了一种调频系统的控制方法，应用于如第一方面公开的任一所述的调频系统的控制系统，所述调频系统的控制方法包括：

依据所述调频系统中各个开关的通断状态，确定调频状态有效的发电机组；

启动所述调频状态有效的发电机组的调频服务，并依据每一所述调频状态有效的发电机组的整机性能，对每一所述调频状态有效的发电机组分配机组储能容量及设置机组调频参数；

依据相应储能单元的SOC，计算得到每一所述调频状态有效的发电机组的储能出力Pout(i)，并判断当前是否使能所述调频系统的一次调频功能；

若判断出当前使能所述调频系统的频率调整，则依据电网频率和转速不等率，计算得到相应储能单元的储能变化出力，并在所述电网频率超过死区时，闭锁自动发电控制AGC指令控制、使用频率下垂控制方法调整储能当前出力，直至所述电网频率恢复至死区之内；

若判断出当前未使能所述调频系统的一次调频功能，则依据所述调频系统的储能最大出力、每一所述调频状态有效的发电机组对应的机组额定功率、每一所述调频状态有效的发电机组对应的最大充放电功率，计算得到所述调频系统的最终储能出力，并将所述最终储能出力进行分配、下发至所述控制系统中的子阵控制器。

可选地，在上述的调频系统的控制方法中，在所述依据每一所述调频状态有效的发电机组的整机性能，对每一所述调频状态有效的发电机组分配机组储能容量及设置机组调频参数之后，还包括：

获取所述调频系统的AGC跟踪允许信号和储能允许投入信号，并判断所述AGC跟踪允许信号和所述储能允许投入信号是否均为有效信号；

若不均为有效信号，则返回执行获取所述调频系统的AGC跟踪允许信号和储能允许投入信号，并判断所述AGC跟踪允许信号和所述储能允许投入信号是否均为有效信号的步骤；

若均为有效信号，则执行依据相应储能单元的SOC，计算得到每一所述调频状态有效的发电机组的储能出力Pout(i)，并判断当前是否使能所述调频系统的一次调频功能的步骤。

可选地，在上述的调频系统的控制方法中，在判断出所述AGC跟踪允许信号和所述储能允许投入信号均为有效信号之后，还包括：

判断所述调频系统的AGC指令是否属于有效指令；

若属于有效指令，则执行依据相应储能单元的SOC，计算得到每一所述调频状态有效的发电机组的储能出力Pout(i)的步骤；且依据相应储能单元的SOC，计算得到每一所述调频状态有效的发电机组的储能出力Pout(i)的步骤具体包括：

若在调频跟踪过程中，当一次调频信号有效，则返回当前储能出力Pess(i)，并以所述当前储能出力Pess(i)作为计算得到所述调频状态有效的发电机组的储能出力Pout(i)；

若在调频跟踪过程中，当所述一次调频信号无效，则执行AGC调频算法，依据储能可用容量和相应储能单元的SOC，计算出所述储能出力Pout(i)。

可选地，在上述的调频系统的控制方法中，在所述判断所述调频系统的AGC指令是否属于有效指令之后，还包括：

若判断出所述调频系统的AGC指令不属于有效指令，则判断所述调频系统是否处于AGC追踪状态；

若处于AGC追踪状态，则执行依据相应储能单元的SOC，计算得到每一所述调频状态有效的发电机组的储能出力Pout(i)的步骤；且依据相应储能单元的SOC，计算得到每一所述调频状态有效的发电机组的储能出力Pout(i)的步骤具体包括：

判断所述储能单元的SOC是否位于理想区间之间；

若所述储能单元的SOC位于理想区间之间，则所述储能出力Pout(i)为0；

若所述储能单元的SOC不位于理想区间之间，则根据调所述AGC调频法计算出所述储能出力Pout(i)。

可选地，在上述的调频系统的控制方法中，所述调频系统的AGC指令属于有效指令，包括：

所述AGC指令属于第一理想跟踪判断范围，和/或，所述AGC指令和所述调频系统的机组出力之间的差值属于第二理想跟踪判断范围；

其中，所述第一理想跟踪判断范围为[FR_lowlimint，FR_uplimint]，所述第二理想跟踪判断范围为[Agc_min，Agc_max]；FR_lowlimint表示：AGC指令变化值下限，FR_uplimint表示AGC指令变化值上限，Agc_min表示AGC指令减去机组出力的差值下限，Agc_max表示AGC指令减去机组出力的差值上限。

可选地，在上述的调频系统的控制方法中，在所述电网频率超过死区时，闭锁自动发电控制AGC指令控制、使用频率下垂控制方法调整储能当前出力，直至恢复至死区范围之内，包括：

判断一次调频动作方向与所述AGC指令调节方向相同或相反；

若判断出一次调频动作方向与所述AGC指令调节方向相反，则保持所述储能当前出力不变；

若判断出一次调频动作方向与所述AGC指令调节方向相同，则修改所述AGC指令为：AGC指令和所述储能变化出力之和，并执行依据所述调频系统的储能最大出力、每一所述调频状态有效的发电机组对应的机组额定功率、每一所述调频状态有效的发电机组对应的最大充放电功率，计算得到所述调频系统的最终储能出力，并将所述最终储能出力进行分配、下发至所述控制系统中的子阵控制器的步骤。

可选地，在上述的调频系统的控制方法中，在将所述最终储能出力进行分配、下发至所述调频系统中的子阵控制器之后，还包括：

返回执行依据所述调频系统中各个开关的通断状态，确定调频状态有效的发电机组的步骤。

基于上述本发明提供的调频系统，包括：控制系统、M个发电机组、N个储能单元、N个双绕组变压器、M个多绕组变压器和多个开关；M和N均为大于1的正整数；由于调频系统中各个储能单元经过自身对应的双绕组变压器后，分别通过相应的开关和多绕组变压器连接至各个发电机组，因此，该调频控制系统能够根据需求灵活配置储能单元到任一发电机组，实现一机多用的功能，能够在扩大储能容量的同时有效提升储能利用率，并且还能够使得多个发电机组可以同时实现调频，提高了发电机组的调频能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1本申请实施例提供的一种调频系统的结构示意图；

图2本申请实施例提供的一种调频系统的控制方法的流程图；

图3为申请实施例提供的一种频率下垂控制曲线图；

图4至图8为本申请实施例提供的调频系统的控制方法的五种流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供一种调频系统，以解决现有的发电机组配备的储能容量有限，所导致的调频能力有限的问题。

请参见图1，该调频系统包括：控制系统100、M个发电机组101(如图1中所示的#1发电机、#2发电机、#3发电机及#4发电机)、N个储能单元102(如图1中所示的#1储能子系统及其配备的1#电池、2#电池和3#电池等、…、#4储能子系统及其配备的1#电池、2#电池和3#电池等)，N个双绕组变压器(图1示出的C1、C2、C3、C4)，M个多绕组变压器(图1示出的A11、A12、B21、B22)和多个开关(图1示出的开关S11、开关S11’，开关S12、开关S12’，开关S13、开关S13’，开关S14、开关S14’，开关S21、开关S21’，开关S22、开关S22’，开关S23、开关S23’，开关S24、开关S24’，开关S111、开关S222)。

需要说明的是，图1中仅是以发电机组101个数M、储能单元102个数N、双绕组变压器的个数N及多绕组变压器的个数M均为4进行展示的，但是在实际应用中，M和N均为大于1的正整数即可。在实际应用中，可以根据应用环境和用户需求，自行确定发电机组101个数M、储能单元102个数N、双绕组变压器的个数N及多绕组变压器的个数M的具体数值，本申请对M和N的取值不作具体限定，无论M、N取何值，均属于本申请的保护范围。

发电机组101的通信端、储能单元102的通信端以及各个开关的控制端均与控制系统100相连。

在实际应用中，发电机组101可以是火电发电机组、风电发电机组、光伏发电机组，当然还可以是其他发电机组，本申请对发电机组101的具体类型不作具体限定，只要该发电机组符合调频系统的调频条件即可。

一般情况下，储能单元102中包括数个并联的电池。

各个储能单元102的输出端分别与各自对应的双绕组变压器的一端相连，各个双绕组变压器的另一端分别通过相应的开关和多绕组变压器连接至各个发电机组101。各个发电机组101分别通过一个对应的多绕组变压器分别连接多个储能单元102。

在本实施例中，储能单元102经过自身对应的双绕组变压器后，通过相应的开关和多绕组变压器连接至各个发电机组101，可以通过对各个储能单元102和各个发电机组101之间的开关的通断控制，灵活配置储能单元102至任一发电机组101，实现一机多用的功能，能够在扩大储能容量的同时有效提升储能利用率，并且还能够使得多个发电机组101可以同时实现调频，提高了发电机组101的调频能力。

可选地，在本申请提供的另一实施例中，该控制系统包括：主控制器和子阵控制器。

其中，主控制器和子阵控制器通过光纤环网相接。

储能单元的通信端与相应子阵控制器相连，发电机组的通信端以及开关的控制端均与主控制器相连。

子阵控制器能够通过通信的方式，获得储能单元的储能信息。主控制器能够通过与发电机组通信的方式，获取到发电机组的发电信息，也能够控制或检测调频系统中各个开关的通断状态。

在实际应用中，主控制器为子阵控制器的上级，为控制系统的主控中心，能够与子阵控制器进行通信并向其发送控制指令。由于主控制器和子阵控制器通过光纤环网相接，所以子阵控制器能够快速响应主控制器下发的控制指令，响应时间可达毫秒级。

子阵控制器主要用于负责管理储能单元，一般将其设置于储能单元内。在实际应用中，每个储能单元内均设有相应的子阵控制器，各个子阵控制器之间通过百兆交换机的方式进行通讯。具体的，该子阵控制器能够灵活控制储能单元中电池的切入和断开。并且，灵活控制电池的切入和断开的方式，还可有效排除故障储能单元或者接入储能单元。

在本申请提供的另一实施例中，多个开关包括：多个一级开关和至少一个二级开关。

各个双绕组变压器分别依次通过相应的两个一级开关和多绕组变压器连接至各自对应的多个发电机组101。

连接相同发电机组101的一组双绕组变压器，分别与其他组双绕组变压器中的各个双绕组变压器，通过一个二级开关直接相连。

同样结合图1，需要说明的是，图1中的开关S11、开关S12、开关S11’、开关S12’、开关S13、开关S14、开关S13’、开关S14’、开关S21、开关S22、开关S21’、开关S22’、开关S23、开关S24、开关S23’以及开关S24’均属于一级开关。图1中的开关S111和开关S222属于二级开关。

若以图1中示出的各个双绕组变压器分别包括双绕组变压器C1、双绕组变压器C2、双绕组变压器C3、双绕组变压器C4，发电机组101分别为1#发电机、2#发电机、3#发电机、4#发电机构成的调频系统为例，各个双绕组变压器和各个发电机组101的具体连接关系如下：

(1)双绕组变压器C1通过相应的开关S11’、S11和多绕组变压器A11连接至1#发电机，并通过相应的开关S12’、S13和多绕组变压器B21连接至2#发电机。

(2)双绕组变压器C2通过相应的开关S13’、S12和多绕组变压器A11连接至1#发电机，并通过相应的开关S14’、S14和多绕组变压器B21连接至2#发电机。

(3)双绕组变压器C3通过相应的开关S21’、S21和多绕组变压器A12连接至3#发电机，并通过相应的开关S22’、S23和多绕组变压器B22连接至4#发电机。

(4)双绕组变压器C4通过相应的开关S23’、S22和多绕组变压器A12连接至3#发电机，并通过相应的开关S24’、S24和多绕组变压器B22连接至4#发电机。

(5)双绕组变压器C1还通过开关S111与双绕组变压器C3直接相连。

(6)双绕组变压器C2还通过开关S222与双绕组变压器C4直接相连。

结合图1，M＝N＝4时，该调频系统中的多个多绕组变压器均为三绕组变压器，也即图1中的A11、A12、B21、B22均为三绕组变压器。

也就是说，各个储能单元102经过各自对应的双绕组变压器，分别依次通过一个储能单元侧的一级开关、一个发电机组侧的一级开关和一个多绕组变压器，连接至一个对应的发电机组101。每个发电机组101通过一个多绕组变压器分别连接多个储能单元102。同样以图1所示为例进行说明：

a、1#储能子系统经过双绕组变压器C1，依次通过开关S11’、开关S11以及A11连接至1#发电机；并且，该1#储能子系统经过双绕组变压器C1后，还依次通过开关S12’、开关S13以及B21连接至2#发电机。

b、2#储能子系统经过双绕组变压器C2，依次通过开关S13’、开关S12以及A11连接至1#发电机；并且，该2#储能子系统经过双绕组变压器C2后，还依次通过开关S14’、开关S14以及B21连接至2#发电机。

c、3#储能子系统经过双绕组变压器C3，依次通过开关S21’、开关S21以及A12连接至3#发电机；并且，该3#储能子系统经过双绕组变压器C3后，还依次通过开关S22’、开关S23以及B22连接至4#发电机。

d、4#储能子系统经过双绕组变压器C4，依次通过开关S23’、开关S22以及A12连接至3#发电机；并且，该4#储能子系统经过双绕组变压器C4后，还依次通过开关S24’、开关S24以及B22连接至4#发电机。

图1中，M＝N＝4，此时，各个多绕组变压器分别为三绕组变压器；各个发电机组分别通过一个对应的三绕组变压器分别连接两个储能单元。

需要说明的是，在实际应用中，发电机组101个数M、储能单元102个数N、双绕组变压器的个数N及多绕组变压器的个数M可以均为4，如图1所示。但是，并不仅限于此，将发电机组101个数M、储能单元102个数N、双绕组变压器的个数N及多绕组变压器的个数M均设置为4的图1仅仅是本申请实施例示出的一种具体情况，在实际应用中，发电机组101个数M、储能单元102个数N、双绕组变压器的个数N及多绕组变压器的个数M可设置任意大于1的正整数。无论M、N取值如何，调频系统中储能单元102与发电机组101之间的具体连接关系，均可参照图1推算得出，均属于本申请的保护范围。

值得说明的是，目前存在的储能调频控制方式中，仅考虑了储能容量、功率以及电池温度等因素，在保证储能各电池组SOC均衡可用时，针对AGC指令与机组出力的不同情况，实现调频控制。虽然该种调频方式能够提升调频性能，但却不适用于多个发电机组的调频情况。

对此，本申请另一实施例还提供了一种调频系统的控制方法，以解决现有储能调频方式不适用于多个发电机组的调频情况。

请参见图2，该控制方法应用于如上述任一实施例所述的调频系统的控制系统，主要包括以下步骤：

S101、依据调频系统中各个开关的通断状态，确定调频状态有效的发电机组。

结合图1，根据调频系统中各个开关的通断状态，确定调频状态有效的发电机组具体为：

A、若仅一级开关(开关S11、开关S11’、开关S14、开关S14’)和一级开关(开关S21、开关S21’、开关S24、开关S14’)闭合，或者，仅一级开关(开关S12、开关S12’、开关S13、开关S13’)和一级开关(开关S22、开关S22’、开关S23、开关S23’)闭合，则1#发电机组、2#发电机组、3#发电机组及4#发电机组分别接入一个对应的储能子系统，也即1#发电机组、2#发电机组、3#发电机组以及4#发电机组均属于调频状态有效的发电机组。

B、若一级开关(开关S11、开关S11’、开关S12、开关S13’)闭合，且一级开关(开关S13、开关S12’、开关S14、开关S14’)断开，且二级开关(S111、S222)均闭合，且一级开关(开关S21’、开关S22’、开关S23’、开关S24’)断开，则1#发电机组独立接入1#储能子系统、2#储能子系统、3#储能子系统以及4#储能子系统，也即仅1#发电机组属于调频状态有效的发电机组。

C、若一级开关(开关S11、开关S11’、开关S12、开关S13’)断开，且一级开关(开关S13、开关S12’、开关S14、开关S14’)闭合，且二级开关(S111、S222)均闭合，且一级开关(开关S21’、开关S22’、开关S23’、开关S24’)断开，则2#发电机组独立接入1#储能子系统、2#储能子系统、3#储能子系统以及4#储能子系统，也即仅2#发电机组属于调频状态有效的发电机组。

D、若一级开关(开关S21、开关S21’、开关S22、开关S23’)闭合，且一级开关(开关S23、开关S22’、开关S24、开关S24’)断开，且二级开关(S111、S222)均闭合，且一级开关(开关S11’、开关S12’、开关S13’、开关S14’)断开，则3#发电机组独立接入1#储能子系统、2#储能子系统、3#储能子系统以及4#储能子系统，也即仅3#发电机组属于调频状态有效的发电机组。

E、若一级开关(开关S21、开关S21’、开关S22、开关S23’)断开，且一级开关(开关S23、开关S22’、开关S24、开关S24’)闭合，且二级开关(S111、S222)均闭合，且一级开关(开关S11’、开关S12’、开关S13’、开关S14’)断开，则4#发电机组独立接入1#储能子系统、2#储能子系统、3#储能子系统以及4#储能子系统，也即仅4#发电机组属于调频状态有效的发电机组。

F、若一级开关(开关S11、开关S11’、开关S12、开关S13’)或一级开关(开关S13、开关S12’、开关S14、开关S14’)闭合，且一级开关(开关S21、开关S21’、开关S22、开关S23’)或一级开关(开关S23、开关S22’、开关S24、开关S24’)闭合，且二级开关(S111、S222)均断开，则1#发电机组或2#发电机组分别接入1#储能子系统和2#储能子系统，同时，3#发电机组或4#发电机组分别接入3#储能子系统和4#储能子系统，也即1#发电机组或2#发电机组中的一个，以及，3#发电机组或4#发电机组中的一个，属于调频状态有效的发电机组。

通过上述开关控制，能够实现单/双/四机组同时作为调频机组的情况，使多机组同时调频成为可能。

需要说明的是，上述确定发电机组是否属于调频状态有效的发电机组仅以4个发电机组和4个储能单元进行实例说明的，但是在实际应用中，发电机组和储能单元的个数还可以为其他情况，无论发电机组和储能单元的个数为何值，均属于本申请的保护范围。

假定#i(对于图1所示的调频系统，i＝1～4)发电机组调频状态有效，则执行步骤S102，否则等待下次状态更新；以下出现的参数i均表征对应第i个发电机组。

S102、启动调频状态有效的发电机组的调频服务，并依据每一调频状态有效的发电机组的整机性能，对每一调频状态有效的发电机组分配机组储能容量及设置机组调频参数。

在实际应用中，对调频状态有效的发电机组启动调频服务，以便执行后续的调频操作。

调频状态有效的发电机组的整机性能为调频状态有效的发电机组在运行状态下所具备参数和性能。其中，就包括了发电机组的可用容量；该可用容量为处于调频状态有效情况下的发电机组在某一特定时间内能够输出的实际发电量和备用发电量之和。可以通过计算的方式，得到每个调频状态有效的发电机组的可用容量。

具体的，为每一调频状态有效的发电机组分配机组储能容量及设置机组调频参数与其对应的可用容量有关。

S103、依据相应储能单元的SOC，计算得到每一调频状态有效的发电机组的储能出力Pout(i)，并判断当前是否使能调频系统的一次调频功能。

储能单元的SOC为调频系统中储能单元的电荷状态(State ofCharge，SOC)，也可通俗理解成储能单元的剩余电量。

调频系统的一次调频功能能够在电网频率偏离额定值时，自动控制发电机组的有功功率增减，限制电网频率变化，使电网频率维持稳定。

若判断出当前使能调频系统的一次调频功能，则执行步骤S104；若判断出当前未使能调频系统的一次调频功能，则执行步骤S105。

S104、依据电网频率和转速不等率，计算得到相应储能单元的储能变化出力，并在电网频率超过死区时，闭锁自动发电控制AGC指令控制、使用频率下垂控制方法调整储能当前出力，直至电网频率恢复至死区范围之内。

在实际应用中，可以通过采集的方式，得到电网频率。可通过公式ΔP＝Δf/δ，计算得到各个储能单元的储能变化出力。其中：Δf表示电网频率，δ表示发电机组的转速不等率，ΔP表示储能变化出力。

结合图3示出的频率下垂控制曲线，一般将图中示出频率49.5-50.05对应的线段，定义为电网频率的死区。

S105、依据调频系统的储能最大出力、每一调频状态有效的发电机组对应的机组额定功率、每一调频状态有效的发电机组对应的最大充放电功率，计算得到调频系统的最终储能出力，并将最终储能出力进行分配、下发至控制系统中的子阵控制器。

在实际应用中，可以通过计算的方式得到调频系统的储能最大出力Pmax(i)。根据调频状态有效的发电机组计算出对应的机组额定功率Punit_max(i)、对应的最大充电功率Punit_charge_max(i)及对应的最大放电功率Punit_discharge_max(i)。将上述参数进行综合计算，得到调频系统的最终储能出力P(i)。

将最终储能出力按照各个调频状态有效的发电机组的状态进行分配，并通过环网通信方式，下发至控制系统中的子阵控制器。

基于上述原理，本实施例提供的调频系统的控制方法能够适用于多个发电机组的调频情况，能够满足单、双、多发电机组同时调频，提高电厂效益；并且，在多机组调频情况下，可以根据各个发电机组的容量配比交叉使用储能资源。

可选地，在图2的基础之上，请参见图4，在实际应用中，执行步骤S105中、将最终储能出力进行分配、下发至控制系统中的子阵控制器之后，还包括：

返回执行依据调频系统中各个开关的通断状态，确定调频状态有效的发电机组的步骤，也即步骤S101。

需要说的是，在执行步骤将最终储能出力进行分配、下发至控制系统中的子阵控制器之后可以直接返回执行步骤S101，也可设置一段时间之后，再返回执行步骤S101。

在执行步骤S105依据调频系统的储能最大出力、每一调频状态有效的发电机组对应的机组额定功率、每一调频状态有效的发电机组对应的最大充放电功率，计算得到调频系统的最终储能出力，并将最终储能出力进行分配、下发至控制系统中的子阵控制器结束之后，返回执行步骤S101，能够确保需要调频时，调频系统始终处于准备状态，以确保调频系统的精确性和可靠性。

在实际应用中，请参见图5，在执行步骤S104中电网频率超过死区时，闭锁自动发电控制AGC指令控制、使用频率下垂控制方法调整储能当前出力，直至恢复至死区范围之内的过程为：

S201、判断一次调频动作方向与AGC指令调节方向相同或相反。

若判断出一次调频动作方向与AGC指令调节方向相反，则执行步骤S202。若判断出一次调频动作方向与所述AGC指令调节方向相同，则执行步骤S203和S105。

S202、保持储能当前出力不变。

如图3所示，将电网频率变化超过死区时刻储能出力假设为P0，AGC指令假设为Ps0，储能出力假设为Ps。

当一次调频动作方向与AGC指令调节方向相反，对应图3中的50.0-500.5段曲线，保持当前储能出力Ps不变，也即PS＝P0＝0；换言之，在一次调频动作期间Ps＝P0。

S203、修改AGC指令为：AGC指令和所述储能变化出力ΔP之和。

执行步骤S203的同时，还执行步骤S105、依据调频系统的储能最大出力、每一调频状态有效的发电机组对应的机组额定功率、每一调频状态有效的发电机组对应的最大充放电功率，计算得到调频系统的最终储能出力，并将最终储能出力进行分配、下发至控制系统中的子阵控制器。

同样结合图3，将电网频率变化超过死区时刻储能出力假设为P0，AGC指令假设为Ps0，储能出力假设为Ps，当前储能出力假设为Ps’。

当一次调频动作方向与AGC指令调节方向相同时，对应图中49.75-49.95、50.05-50.25段曲线，修改AGC指令为：AGC指令和所述储能变化出力ΔP之和，也即，一次调频动作期间Ps＝Ps0，当前出力Ps’＝Ps+ΔP。

需要说明的是，结合图3，在调频过程中，若采集到的电网频率下降时，储能单元根据控制曲线增加有功出力，有功出力达到最大可放功率时不再增加，也即有功功率达到图3示出的P_N时，不再增加。若采集到的电网频率升高时，储能单元根据控制曲线减少有功出力，有功出力达到最大可充功率时，不再减小，也即有功功率达到图3示出的-P_N不再减小。若电网频率位于死区[e，-e]范围时，储能单元出力不作调整。

可选地，在图2的基础之上，请参见图6，在本申请提供的另一实施例中，执行步骤S102中依据每一调频状态有效的发电机组的可用容量，对每一调频状态有效的发电机组分配机组储能容量及设置机组调频参数之后，还包括以下步骤：

S301、获取调频系统的AGC跟踪允许信号和储能允许投入信号，并判断AGC跟踪允许信号和储能允许投入信号是否均为有效信号。

若判断出AGC跟踪允许信号和储能允许投入信号不均为有效信号，则返回执行获取调频系统的AGC跟踪允许信号和储能允许投入信号，并判断AGC跟踪允许信号和储能允许投入信号是否均为有效信号的步骤，也即步骤S301。

若判断出AGC跟踪允许信号和储能允许投入信号均为有效信号，则执行依据相应储能单元的SOC，计算得到每一调频状态有效的发电机组的储能出力Pout(i)，并判断当前是否使能调频系统的一次调频功能的步骤，也即步骤S103。

在本实施例中，该调频系统的控制方法除了自动采集电网频率，根据采集到的频率变化使用下垂控制的方式对AGC出力进行补偿外，还可以配合AGC跟踪允许信号和储能允许投入信号，完成相应的调频动作，更进一步提高了调频的可靠性。

可选地，在图6的基础之上，请参见图7，在本申请提供的另一实施例中，在执行步骤S301中判断AGC跟踪允许信号和储能允许投入信号是否均为有效信号之后，若判断出AGC跟踪允许信号和储能允许投入信号均为有效信号，则还包括以下步骤：

S401、判断调频系统的AGC指令是否属于有效指令。

在实际应用中，调频系统的AGC指令属于有效指令，包括：AGC指令属于第一理想跟踪判断范围，和/或，AGC指令和调频系统的机组出力之间的差值属于第二理想跟踪判断范围。反之，若AGC指令不属于第一理想跟踪判断范围，或者，AGC指令和调频系统的机组出力之间的差值不属于第二理想跟踪判断范围，视为AGC指令不属于有效指令。

其中，第一理想跟踪判断范围为[FR_lowlimint，FR_uplimint]，第二理想跟踪判断范围为[Agc_min，Agc_max]。FR_lowlimint表示：AGC指令变化值下限，FR_uplimint表示AGC指令变化值上限，Agc_min表示AGC指令减去机组出力的差值下限，Agc_max表示AGC指令减去机组出力的差值上限。

需要说明的是，第一理想跟踪判断范围和第二理想跟踪判断范围的具体取值可根据具体应用环境而定，本申请不作具体限定，均属于本申请的保护范围。

然而，在实际应用中，还可以通过调整第二理想跟踪判断范围来调整AGC指令的命中率。

若判断出调频系统的AGC指令属于有效指令，则执行步骤S103中的依据相应储能单元的SOC，计算得到每一调频状态有效的发电机组的储能出力Pout(i)的步骤；且此步骤中的依据储能单元的SOC，计算得到每一调频状态有效的发电机组的储能出力Pout(i)的具体过程是：

S402、若在调频跟踪过程中，当一次调频信号有效，则返回当前储能出力Pess(i)，并以当前储能出力Pess(i)作为计算得到调频状态有效的发电机组的储能出力Pout(i)。

S403、若在调频跟踪过程中，当一次调频信号无效，则执行AGC调频算法，依据储能可用容量和相应储能单元的SOC，计算出储能出力Pout(i)。

其中，储能可用容量为调频系统中储能单元所剩余的储能空间。

本实施例在AGC跟踪允许信号和储能允许投入信号均为有效信号、调频系统的AGC指令属于有效指令后，再执行依据相应储能单元的SOC，计算得到调频状态有效的发电机组的储能出力Pout(i)，并判断当前是否使能调频系统的一次调频功能的步骤，能够在当前调频系统满足一定的调频条件下，才执行相应的调频动作，进一步提高了调频的可靠性。

可选地，在上述实施例的基础之上，在本申请提供的另一实施例中，请参见图8，在执行步骤S401、判断调频系统的AGC指令是否属于有效指令之后，若判断出调频系统的AGC指令不属于有效指令，则还包括以下步骤：

S501、判断调频系统是否处于AGC追踪状态。

若判断相互调频系统处于AGC追踪状态，则执行步骤S103中的依据相应储能单元的SOC，计算得到每一调频状态有效的发电机组的储能出力Pout(i)的步骤；且，此步骤中的依据相应储能单元的SOC，计算得到每一调频状态有效的发电机组的储能出力Pout(i)的具体过程是：

S502、判断储能单元的SOC是否位于理想区间之间。

在实际应用中，理想区间的取值为：[SOC_min，SOC_max]，SOC_min表示储能单元的最小允许电量，SOC_max表示储能单元的最大允许电量。SOC_min和SOC_max的具体取值可视其应用环境和用户需求，甚至是储能单元的自身参数确定，本申请不作具体限定，均属于本申请的保护范围。

若判断出储能单元的SOC位于理想区间之间，则执行步骤S503；若判断出储能单元的SOC不位于理想区间之间，则执行步骤S504。

S503、储能出力Pout(i)为0。

S504、根据AGC调频算法计算出储能出力Pout(i)。

需要说明的是，根据AGC调频算法计算出储能出力Pout(i)的具体过程可参见步骤S403，此处不再赘述。

若是储能单元的SOC不位于理想区间之间，则存在两种情况。一种是储能单元的SOC小于SOC_min，则在不影响电网频率跨越调节死区的前提下，通过充电来维持储能系统的SOC处于理想区间；另一种则是储能单元的SOC大于SOC_max，则在不影响电网频率跨越调节死区的前提下，通过放电来维持储能系统的SOC处于理想区间。

在本实施例中，将储能单元的SOC调整至位于理想区间，能够避免处于工作状态下的AGC调频跟踪不会受到调整算法的影响，保证了AGC跟踪的精度，进而提高了调频精度。

综上所述，本申请实施例提供的调频系统的控制方法，能够独立根据电网频率变化，采用下垂控制方法，直接进行调频，或者，在满足AGC调频的同时，若还满足电直调频的要求，可以使用频率下垂控制方法联合AGC出力，也即兼容了联合调频和并网直调调频，满足电网对储能单元的并网要求，提升储能利用率。

本说明书中的各个实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，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、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。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发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (12)

1.一种调频系统的控制方法，其特征在于，应用于调频系统的控制系统，所述调频系统中的储能单元经过自身对应的双绕组变压器后，通过相应的开关和多绕组变压器连接至各个发电机组，各个所述发电机组分别通过一个对应的多绕组变压器分别连接多个所述储能单元；所述调频系统的控制方法包括：

依据所述调频系统中各个开关的通断状态，确定调频状态有效的发电机组；

启动所述调频状态有效的发电机组的调频服务，并依据每一所述调频状态有效的发电机组的整机特性，对每一所述调频状态有效的发电机组分配机组储能容量及设置机组调频参数；

依据相应储能单元的SOC，计算得到每一所述调频状态有效的发电机组的储能出力Pout(i)，并判断当前是否使能所述调频系统的一次调频功能；

若判断出当前使能所述调频系统的一次调频功能，则依据电网频率和转速不等率，计算得到相应储能单元的储能变化出力，并在所述电网频率超过死区时，闭锁自动发电控制AGC指令控制、使用频率下垂控制方法调整储能当前出力，直至所述电网频率恢复至死区范围之内；

若判断出当前未使能所述调频系统的一次调频功能，则依据所述调频系统的储能最大出力、每一所述调频状态有效的发电机组对应的机组额定功率、每一所述调频状态有效的发电机组对应的最大充放电功率，计算得到所述调频系统的最终储能出力，并将所述最终储能出力进行分配、下发至所述控制系统中的子阵控制器。

2.根据权利要求1所述调频系统的控制方法，其特征在于，在所述依据每一所述调频状态有效的发电机组的可用容量，对每一所述调频状态有效的发电机组分配机组储能容量及设置机组调频参数之后，还包括：

获取所述调频系统的AGC跟踪允许信号和储能允许投入信号，并判断所述AGC跟踪允许信号和所述储能允许投入信号是否均为有效信号；

若不均为有效信号，则返回执行获取所述调频系统的AGC跟踪允许信号和储能允许投入信号，并判断所述AGC跟踪允许信号和所述储能允许投入信号是否均为有效信号的步骤；

若均为有效信号，则执行依据相应储能单元的SOC，计算得到每一所述调频状态有效的发电机组的储能出力Pout(i)，并判断当前是否使能所述调频系统的一次调频功能的步骤。

3.根据权利要求2所述的调频系统的控制方法，其特征在于，在判断出所述AGC跟踪允许信号和所述储能允许投入信号均为有效信号之后，还包括：

判断所述调频系统的AGC指令是否属于有效指令；

若属于有效指令，则执行依据相应储能单元的SOC，计算得到每一所述调频状态有效的发电机组的储能出力Pout(i)的步骤；且依据相应储能单元的SOC，计算得到每一所述调频状态有效的发电机组的储能出力Pout(i)的步骤具体包括：

若在调频跟踪过程中，当一次调频信号有效，则返回当前储能出力Pess(i)，并以所述当前储能出力Pess(i)作为计算得到所述调频状态有效的发电机组的储能出力Pout(i)；

若在调频跟踪过程中，当所述一次调频信号无效，则执行AGC调频算法，依据储能可用容量和相应储能单元的SOC，计算出所述储能出力Pout(i)。

4.根据权利要求3所述的调频系统的控制方法，其特征在于，在所述判断所述调频系统的AGC指令是否属于有效指令之后，还包括：

若判断出所述调频系统的AGC指令不属于有效指令，则判断所述调频系统是否处于AGC追踪状态；

若处于AGC追踪状态，则执行依据相应储能单元的SOC，计算得到每一所述调频状态有效的发电机组的储能出力Pout(i)的步骤；且依据相应储能单元的SOC，计算得到每一所述调频状态有效的发电机组的储能出力Pout(i)的步骤具体包括：

判断所述储能单元的SOC是否位于理想区间之间；

若所述储能单元的SOC位于理想区间之间，则所述储能出力Pout(i)为0；

若所述储能单元的SOC不位于理想区间之间，则根据所述AGC调频算法计算出所述储能出力Pout(i)。

5.根据权利要求3所述的调频系统的控制方法，其特征在于，所述调频系统的AGC指令属于有效指令，包括：

所述AGC指令属于第一理想跟踪判断范围，和/或，所述AGC指令和所述调频系统的机组出力之间的差值属于第二理想跟踪判断范围；

其中，所述第一理想跟踪判断范围为[FR_lowlimint，FR_uplimint]，所述第二理想跟踪判断范围为[Agc_min，Agc_max]；FR_lowlimint表示：AGC指令变化值下限，FR_uplimint表示AGC指令变化值上限，Agc_min表示AGC指令减去机组出力的差值下限，Agc_max表示AGC指令减去机组出力的差值上限。

6.根据权利要求1-5任一所述的调频系统的控制方法，其特征在于，在所述电网频率超过死区时，闭锁自动发电控制AGC指令控制、使用频率下垂控制方法调整储能当前出力，直至所述电网频率恢复至死区范围之内，包括：

判断一次调频动作方向与所述AGC指令调节方向相同或相反；

若判断出一次调频动作方向与所述AGC指令调节方向相反，则保持所述储能当前出力不变；

若判断出一次调频动作方向与所述AGC指令调节方向相同，则修改所述AGC指令为：AGC指令和所述储能变化出力之和，并执行依据所述调频系统的储能最大出力、每一所述调频状态有效的发电机组对应的机组额定功率、每一所述调频状态有效的发电机组对应的最大充放电功率，计算得到所述调频系统的最终储能出力，并将所述最终储能出力进行分配、下发至所述控制系统中的子阵控制器的步骤。

7.根据权利要求1-5任一所述的调频系统的控制方法，其特征在于，在将所述最终储能出力进行分配、下发至所述调频系统中的子阵控制器之后，还包括：

返回执行依据所述调频系统中各个开关的通断状态，确定调频状态有效的发电机组的步骤。

8.一种调频系统，其特征在于，包括：控制系统、M个发电机组、N个储能单元、N个双绕组变压器、M个多绕组变压器和多个开关；

M和N均为大于1的正整数；

各个所述储能单元的输出端分别与各自对应的双绕组变压器的一端相连，各个双绕组变压器的另一端分别通过相应的开关和多绕组变压器连接至各个所述发电机组；各个所述发电机组分别通过一个对应的所述多绕组变压器分别连接多个所述储能单元；

所述发电机组的通信端、所述储能单元的通信端以及各个所述开关的控制端均与所述控制系统相连；

所述控制系统用于执行如权利要求1-7任一所述的调频系统的控制方法。

9.根据权利要求8所述的调频系统，其特征在于，所述控制系统包括：主控制器和子阵控制器；

其中，所述主控制器和所述子阵控制器通过光纤环网相接；

所述储能单元的通信端与相应所述子阵控制器相连，所述发电机组的通信端以及所述开关的控制端均与所述主控制器相连。

10.根据权利要求8所述的调频系统，其特征在于，多个所述开关包括：多个一级开关和至少一个二级开关；

各个双绕组变压器分别依次通过相应的两个一级开关和多绕组变压器连接至各自对应的多个发电机组；

连接相同发电机组的一组双绕组变压器，分别与其他组双绕组变压器中的各个双绕组变压器，通过一个所述二级开关直接相连。

11.根据权利要求8-10任一所述的调频系统，其特征在于，M＝N＝4。

12.根据权利要求11所述的调频系统，其特征在于，所述多绕组变压器为三绕组变压器；

各个所述发电机组分别通过一个对应的所述三绕组变压器分别连接两个所述储能单元。

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