CN111864765A - 一种参与调频调峰的电储能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力系统调度自动化技术领域,具体是电力系统的运行和控制技术领域，尤其涉及一种参与调频调峰的电储能控制方法。本发明包括三种电储能控制模式：频率控制模式、人工控制模式及调峰控制模式；首先判断是否是频率控制模式，如果是,则按频率控制模式进行电储能控制；如果不是,进而判断是否是人工控制模式；如果是,则按调度控制模式进行电储能控制；如果不是则判断是否是调峰控制模式，如果是，则按计划模式进行电储能控制。本发明方法用来辅助火电参与调频调峰，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，有效保证电网安全运行。

Description

一种参与调频调峰的电储能控制方法

技术领域

本发明属于电力系统调度自动化技术领域,具体是电力系统的运行和控制技术领域，尤其涉及一种参与调频调峰的电储能控制方法。

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。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种参与调频调峰的电储能控制方法。其目的是为了提供一种储能电站的电储能控制方法用来辅助火电参与调频调峰，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，保证电网安全运行。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：

一种参与调频调峰的电储能控制方法，包括三种电储能控制模式：频率控制模式、人工控制模式及调峰控制模式；首先判断是否是频率控制模式，如果是,则按频率控制模式进行电储能控制；如果不是,进而判断是否是人工控制模式；如果是,则按调度控制模式进行电储能控制；如果不是则判断是否是调峰控制模式，如果是，则按计划模式进行电储能控制。

所述频率控制模式：是根据频率紧急程度，对储能进行分区控制的频率控制模式；当频率处于死区或正常区时，储能不参与调节；当频率进入次紧急区且火电备用不足时，则将储能投入；当频率进入紧急区时，电储能参与频率调节；包括以下步骤：

步骤1：判断频率区域；

步骤2：储能参与频率调节；

步骤3：计算调节量；

步骤4：判断目标值；

步骤5：判断储能充放电。

所述判断频率区域：先判断频率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频率调节，也不需要进行电储能控制；如果频率不在死区和松弛区内则进行判断频率是否在紧急区，如果不在进一步判断频率是否在帮助区内。

所述储能参与频率调节即储能保证电网频率稳定，当频率在紧急区或频率在帮助区且火电备用不足时，储能参与频率调节。

所述计算调节量即还能够参与电网调节的范围，当频率处在紧急区或帮助区，采用不同的调节步长，使得电网快速安全的进行削峰填谷；具体如下：

当频率处在紧急区时采用大步长策略，使得储能快速参与电网调节缓解常规能源压力；当频率处在帮助区时采用小步长策略，使储能在常规能源备用不足时及时小步长补充，最后计算储能调节量p_i+1，公式如下：

p_i+1＝p_i+ΔP*fmax (1)

式中p_i表示上一次调节量，ΔP表示本次待调节量，fmax表示大调节步长；

所述帮助区计算公式：

p_i+1＝p_i+ΔP*fmin (2)

式中p_i表示上一次调节量，ΔP表示本次待调节量，fmin表示小调节步长。

所述判断储能需要调节的目标值与储能充放电状态：判断调节量p_i+1的值：当p_i+1等于0时停止储能充/放电；当p_i+1大于0时进行储能充电；当p_i+1小于0时进行储能放电。

所述人工控制模式是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冲放电量的调度控制模式；包括以下步骤：

步骤1：判断人工控制模式；

步骤2：将目标值与当前值进行比较；

步骤3：储能充放电。

所述储能充放电状态的判断是根据目标值与当前值比较结果判断的，如果CUR小于DESc，则进行储能充电；如果CUR大于DESc，则进行储能放电；如果SOC等于DESc，则停止储能充/放电。

所述调峰控制模式是根据接收到的日前计划，接收计划值，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，可当做发电机使用；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的一种模式；包括以下步骤：

步骤1：获取日前计划，即前一天的储能预计充放电值；

步骤2：根据获取日前计划判断当前时刻是否是负荷峰值或负荷谷值时刻；

步骤3：储能充放电。

所述储能充放电，是指负荷峰值时刻，储能设备放电，当做发电机使用；负荷谷值时刻，储能设备充电，作为负荷平衡发电，并将电能存储起来备用。

本发明具有以下有益效果及优点：

本发明方法用来辅助火电参与调频调峰，通过采用该参与调频调峰的电储能控制方法使电网调频调峰的需求得到了有效改善，维持了电网系统频率与标准频率的偏差在允许的范围内稳定，有效的保证电网安全运行。

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附图的限制。

图1为本发明电储能控制功能流程图；

图2为本发明频率控制模式步骤图；

图3为本发明人工控制模式流程图；

图4为本发明调峰控制模式流程图；

图5为本发明电储能控制策略逻辑功能流程图。

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其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明是一种参与调频调峰的电储能控制方法，如图1和图5所示，图1为本发明电储能控制功能流程图，图5为本发明电储能控制策略逻辑功能流程图。

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。

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。

根据ACE(区域控制误差)及频率偏差的大小与设定的门槛值，将区域划分为松弛区、帮助区、紧急区。

本发明一种参与调频调峰的电储能控制方法，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。

所术控制模式包括三种电储能控制模式：频率控制模式、人工控制模式及调峰控制模式。

本发明方法首先判断是否是频率控制模式，如果是则按频率控制模式进行电储能控制；如果不是进而判断是否是人工控制模式，如果是则按调度控制模式进行电储能控制，即由调度员手动下发指令进行控制；如果不是接着判断是否是调峰控制模式，如果是则按计划模式进行电储能控制，即按照设计的计划进行控制。

所述模式一：频率控制模式，即参与调频。如图2所示，图2为本发明频率控制模式步骤图。包括以下步骤：

步骤1：判断频率区域；

步骤2：储能参与频率调节；

步骤3：计算调节量；

步骤4：判断目标值；

步骤5：判断储能充放电。

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。

所述频率控制模式：是根据频率紧急程度，对储能进行分区控制。当频率处于死区或正常区时，储能不参与调节；当频率进入次紧急区且火电备用不足时，则将储能投入；当频率进入紧急区时，电储能参与频率调节。

所述模式二：人工控制模式。如图3所示，图3为本发明人工调度控制模式流程图。包括以下步骤：

步骤1：判断人工控制模式；

步骤2：将目标值与当前值进行比较；

步骤3：储能充放电。

所述人工控制模式：由调度员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冲放电量的人工控制模式。

所述模式三：调峰控制模式。如图4所示，图4为本发明调峰控制模式流程图。包括以下步骤：

步骤1：调峰控制模式；

步骤2：判断当前时刻是否是负荷峰值或负荷谷值时刻；

步骤3：储能充放电。

所述调峰控制模式是根据接收到的日前计划，接收计划值，即储能预计充放电量，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，可当做发电机使用；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的一种模式。

实施例2

本发明所述频率控制模式的控制过程，具体步骤如下：

步骤1：判断频率区域：先判断频率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频率调节，也不需要进行电储能控制；如果频率不在死区和松弛区内则进行判断频率是否在紧急区，如果不在进一步判断频率是否在帮助区内。

步骤2：当频率在帮助区时判断火电备用是否充足，如果火电备用充足，则不需要进行频率调节，也不需要进行电储能控制。

步骤3：储能参与频率调节，即保证电网频率稳定：当频率在紧急区或频率在帮助区且火电备用不足时，储能参与频率调节。

步骤4：计算储能可调节量，即还能够参与电网调节的范围：当频率处在紧急区或帮助区，采用不同的调节步长，使得电网快速安全的进行削峰填谷，具体如下：

当频率处在紧急区时采用大步长策略，使得储能快速参与电网调节缓解常规能源压力；当频率处在帮助区时采用小步长策略，使储能在常规能源备用不足时及时小步长补充，最后计算储能调节量p_i+1，公式如下：

p_i+1＝p_i+ΔP*fmax (1)

式中p_i表示上一次调节量，ΔP表示本次待调节量，fmax表示大调节步长。

所述帮助区计算公式：

p_i+1＝p_i+ΔP*fmin (2)

式中p_i表示上一次调节量，ΔP表示本次待调节量，fmin表示小调节步长。

步骤5：判断储能需要调节的目标值与储能充放电状态：判断调节量p_i+1的值：当p_i+1等于0时停止储能充/放电；当p_i+1大于0时进行储能充电；当p_i+1小于0时进行储能放电。

频率控制模式：根据频率紧急程度，对储能进行分区控制的频率控制模式；人工控制模式：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；调峰控制模式：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。

实施例3

本发明所述人工控制模式控制过程具体步骤为：

步骤1：判断是否为人工控制模式：输入目标电量DESc；

步骤2：将储能要调节的目标值与储能当前功率值进行比较：比较当前储能电量CUR与目标电量DESc。

步骤3：储能进行充放电：根据步骤二的比较结果，如果CUR小于DESc，则进行储能充电；如果CUR大于DESc，则进行储能放电；如果SOC等于DESc，则停止储能充/放电。

实施例4

本发明所述调峰控制模式,即储能参与电网调峰控制过程具体步骤为：

步骤1：调峰控制模式：获取日前计划；

步骤2：根据获取日前计划,即前一天预测的今日计划判断当前时刻是否是负荷峰值或负荷谷值时刻；

步骤3：负荷峰值时刻，储能设备放电，可当做发电机使用；

步骤4：负荷谷值时刻，储能设备充电，可作为负荷平衡发电并将电能存储起来备用。

本领域内的技术人员应明白，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。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种参与调频调峰的电储能控制方法，其特征是：包括三种电储能控制模式：频率控制模式、人工控制模式及调峰控制模式；首先判断是否是频率控制模式，如果是,则按频率控制模式进行电储能控制；如果不是,进而判断是否是人工控制模式；如果是,则按调度控制模式进行电储能控制；如果不是则判断是否是调峰控制模式，如果是，则按计划模式进行电储能控制。

2.根据权利要求1所述的一种参与调频调峰的电储能控制方法，其特征是：所述频率控制模式：是根据频率紧急程度，对储能进行分区控制的频率控制模式；当频率处于死区或正常区时，储能不参与调节；当频率进入次紧急区且火电备用不足时，则将储能投入；当频率进入紧急区时，电储能参与频率调节；包括以下步骤：

步骤1：判断频率区域；

步骤2：储能参与频率调节；

步骤3：计算调节量；

步骤4：判断目标值；

步骤5：判断储能充放电。

3.根据权利要求2所述的一种参与调频调峰的电储能控制方法，其特征是：所述判断频率区域：先判断频率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频率调节，也不需要进行电储能控制；如果频率不在死区和松弛区内则进行判断频率是否在紧急区，如果不在进一步判断频率是否在帮助区内。

4.根据权利要求2所述的一种参与调频调峰的电储能控制方法，其特征是：所述储能参与频率调节即储能保证电网频率稳定，当频率在紧急区或频率在帮助区且火电备用不足时，储能参与频率调节。

5.根据权利要求2所述的一种参与调频调峰的电储能控制方法，其特征是：所述计算调节量即还能够参与电网调节的范围，当频率处在紧急区或帮助区，采用不同的调节步长，使得电网快速安全的进行削峰填谷；具体如下：

当频率处在紧急区时采用大步长策略，使得储能快速参与电网调节缓解常规能源压力；当频率处在帮助区时采用小步长策略，使储能在常规能源备用不足时及时小步长补充，最后计算储能调节量p_i+1，公式如下：

p_i+1＝p_i+ΔP*fmax (1)

式中p_i表示上一次调节量，ΔP表示本次待调节量，fmax表示大调节步长；

所述帮助区计算公式：

p_i+1＝p_i+ΔP*fmin (2)

式中p_i表示上一次调节量，ΔP表示本次待调节量，fmin表示小调节步长。

6.根据权利要求2所述的一种参与调频调峰的电储能控制方法，其特征是：所述判断储能需要调节的目标值与储能充放电状态：判断调节量p_i+1的值：当p_i+1等于0时停止储能充/放电；当p_i+1大于0时进行储能充电；当p_i+1小于0时进行储能放电。

7.根据权利要求1所述的一种参与调频调峰的电储能控制方法，其特征是：所述人工控制模式是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冲放电量的调度控制模式；包括以下步骤：

步骤1：判断人工控制模式；

步骤2：将目标值与当前值进行比较；

步骤3：储能充放电。

8.根据权利要求7所述的一种参与调频调峰的电储能控制方法，其特征是：所述储能充放电状态的判断是根据目标值与当前值比较结果判断的，如果CUR小于DESc，则进行储能充电；如果CUR大于DESc，则进行储能放电；如果SOC等于DESc，则停止储能充/放电。

9.根据权利要求1所述的一种参与调频调峰的电储能控制方法，其特征是：所述调峰控制模式是根据接收到的日前计划，接收计划值，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，可当做发电机使用；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的一种模式；包括以下步骤：

步骤1：获取日前计划，即前一天的储能预计充放电值；

步骤2：根据获取日前计划判断当前时刻是否是负荷峰值或负荷谷值时刻；

步骤3：储能充放电。

10.根据权利要求9所述的一种参与调频调峰的电储能控制方法，其特征是：所述储能充放电，是指负荷峰值时刻，储能设备放电，当做发电机使用；负荷谷值时刻，储能设备充电，作为负荷平衡发电，并将电能存储起来备用。

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