CN113410856A - 延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的联合系统及方法 - Google Patents

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CN113410856A CN202011213067.5A CN202011213067A CN113410856A CN 113410856 A CN113410856 A CN 113410856A CN 202011213067 A CN202011213067 A CN 202011213067A CN 113410856 A CN113410856 A CN 113410856A
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Abstract

本申请提供一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的联合系统及方法，涉及电力辅助服务管理领域。该系统包括电池储能与制氢单元，电池储能与制氢单元包括：储能系统双向逆变器、电池储能设备、制氢设备和功率分配控制器；功率分配控制器用于接收电力辅助服务调节指令，并将解析功率调节指令得到的功率控制信息分别发送至电池储能设备和制氢设备；储能系统双向逆变器用于根据接受到的电池储能设备功率调节值，控制电池储能设备发送功率至电网或消纳电网的功率；制氢设备用于根据制氢设备功率调节值，控制电解水制氢槽制造氢气。制氢设备作为纯负荷参与电力辅助服务，扩大了电池储能设备的调频/调峰功率响应范围，延长了电池储能设备的使用寿命。

Description

延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的联合系统及方法
技术领域
本发明涉及电力辅助服务管理领域，具体而言，涉及一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的联合系统及方法。
背景技术
目前调频/调峰服务众多，包括火电机组、水电机组、抽水蓄能电站、电池储能设备等，但主要依赖于火电发电机组和水力发电机组进行。
火力发电机组的调频/调峰过程存在机组调节方向不宜改变、调节成本高的问题；水力发电机组的服务地区有限；电池储能设备虽然具备快速调节能力，具有能量密度高、配置灵活等优点，但其使用寿命受诸多因素影响，投建电池储能设备需要详细分析其调频/调峰辅助服务经济性。
因此，如何扩大电池储能设备在提供电力辅助服务过程中功率响应调节范围，延长电池储能设备的使用寿命和提出电池储能设备电力辅助服务收益是目前亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的联合系统及方法，其能够使得制氢设备作为纯负荷参与电网调峰服务，扩大了电池储能设备的在提供电力辅助服务过程中功率响应调节范围，延长了电池储能设备的使用寿命，调频和调峰服务中制氢设备产生的氢气作为联合系统的额外经济收益。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明实施例提供一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的联合系统，包括至少一个电池储能与制氢单元，所述电池储能与制氢单元包括：储能系统双向逆变器、电池储能设备、制氢设备和功率分配控制器；
所述储能系统双向逆变器分别与电网、所述电池储能设备和所述功率分配控制器连接，所述制氢设备分别与所述功率分配控制器和所述电网连接；
所述功率分配控制器，用于接收功率调节指令，并将解析所述功率调节指令得到的功率控制信息发送至所述电池储能设备和所述制氢设备；
其中，所述功率调节指令包括以下的任意一种或组合：调频/调峰辅助服务调度指令、电力需求响应调度指令。
所述储能系统双向逆变器，用于根据所述功率控制信息对应的电池储能设备所需的功率调节值，控制所述电池储能设备发送功率至所述电网或消纳所述电网的功率；
所述制氢设备，用于在接收到所述功率控制信息，且所述电力辅助服务的功率调节值大于所述电池储能设备的优化设定消纳功率值的情况下，利用超限功率制造氢气；所述超限功率为所述功率调节值与所述消纳功率值的差值。
在可选的实施方式中，所述电池储能与制氢单元还包括：电力辅助服务控制模块；
所述电力辅助服务控制模块与所述功率分配控制器连接；
所述电力辅助服务控制模块，用于接收电网调度中心发送的电网调频/ 调峰指令；
所述电力辅助服务控制模块，还用于解析所述电网调频/调峰指令，得到所述功率调节指令；
所述电力辅助服务控制模块，还用于将所述功率调节指令发送至所述功率分配控制器。
在可选的实施方式中，所述制氢设备包括制氢单向逆变器、电解水制氢槽和储氢罐；
所述制氢单向逆变器分别与所述功率分配控制器、所述电网和所述电解水制氢槽连接，所述电解水制氢槽与所述储氢罐连接；
所述制氢单向逆变器，用于根据所述功率控制信息，得到电力调频/调峰辅助服务的功率配额和响应时长；所述功率配额用于指示所述制氢单向逆变器与所述储能系统双向逆变器的功率传输情况，所述响应时长表征所述电池储能与制氢单元进行电网调频/调峰辅助服务的时间；
所述制氢单向逆变器，还用于在所述响应时长内，若所述电力辅助服务信号所需功率调节值大于所述电池储能设备优化设定的消纳功率值，则将所述超限功率传输至所述电解水制氢槽；
所述电解水制氢槽，用于利用所述超限功率制造氢气，并将所述氢气传输至所述储氢罐；
所述储氢罐，用于接收并存储所述氢气。
在可选的实施方式中，所述电池储能设备的功率调节范围为
Figure RE-GDA0003001096380000031
Figure RE-GDA0003001096380000032
最大输出功率为
Figure RE-GDA0003001096380000033
最大充电功率为
Figure RE-GDA0003001096380000034
所述电池储能设备的实时输出功率为
Figure RE-GDA0003001096380000035
所述电池储能设备的实时充电功率为
Figure RE-GDA0003001096380000036
所述电池储能设备的荷电状态范围为
Figure RE-GDA0003001096380000041
所述电池储能设备的储能上限为
Figure RE-GDA0003001096380000042
储能下限为
Figure RE-GDA0003001096380000043
所述电池储能设备的实时荷电状态为soct；
所述响应时长为Δt，所述电力辅助服务的调度功率调节值为
Figure RE-GDA0003001096380000044
所述制氢设备的实时消纳功率为
Figure RE-GDA0003001096380000045
所述制氢设备的基础消纳功率为
Figure RE-GDA0003001096380000046
在所述电网处于低谷电价期间的情况下，若
Figure RE-GDA0003001096380000047
且
Figure RE-GDA0003001096380000048
则所述电池储能设备按照
Figure RE-GDA0003001096380000049
进行电网功率消纳，所述制氢设备按
Figure RE-GDA00030010963800000410
进行电网功率消纳；
若
Figure RE-GDA00030010963800000411
则在Δt1时段内，所述电池储能设备按照
Figure RE-GDA00030010963800000412
进行电网功率消纳，所述制氢设备按照
Figure RE-GDA00030010963800000413
进行电网功率消纳；在Δt1～Δt时段内，所述电池储能设备不进行电网功率消纳，所述制氢设备按照
Figure RE-GDA00030010963800000414
进行电网功率消纳；
若
Figure RE-GDA00030010963800000415
则在Δt1时段内，所述电池储能设备按照
Figure RE-GDA00030010963800000416
进行电网功率消纳，所述制氢设备按照
Figure RE-GDA00030010963800000417
进行电网功率消纳；在Δt1～Δt时段内，所述电池储能设备不进行电网功率消纳，所述制氢设备按照
Figure RE-GDA00030010963800000418
进行电网功率消纳。
在可选的实施方式中，所述电池储能设备的功率调节范围为
Figure RE-GDA00030010963800000419
Figure RE-GDA00030010963800000420
最大输出功率为
Figure RE-GDA00030010963800000421
最大充电功率为
Figure RE-GDA00030010963800000422
所述电池储能设备的实时输出功率为
Figure RE-GDA00030010963800000423
所述电池储能设备的实时充电功率为
Figure RE-GDA00030010963800000424
所述电池储能设备的荷电状态范围为
Figure RE-GDA00030010963800000425
所述电池储能设备的储能上限为
Figure RE-GDA00030010963800000426
储能下限为
Figure RE-GDA00030010963800000427
所述电池储能设备的实时荷电状态为soct；
所述响应时长为Δt，所述电网所需的补偿功率为
Figure RE-GDA0003001096380000051
所述制氢设备的实时消纳功率为
Figure RE-GDA0003001096380000052
所述制氢设备的基础消纳功率为
Figure RE-GDA0003001096380000053
在所述电网处于峰电价和平电价期间的情况下，若所述电池储能与制氢单元与所述电网满足第一约束条件，则所述电池储能与制氢单元对所述电网进行正向调频/调峰辅助服务；
所述第一约束条件为：
Figure RE-GDA0003001096380000054
若所述电池储能与制氢单元与所述电网满足第二约束条件，则所述电池储能与制氢单元对所述电网进行负向调频/调峰辅助服务；
所述第二约束条件为：
Figure RE-GDA0003001096380000055
在可选的实施方式中，所述电池储能与制氢单元对所述电网进行正向调频/调峰辅助服务，包括：
当
Figure RE-GDA0003001096380000056
所述电池储能设备按
Figure RE-GDA0003001096380000057
进行功率输出，所述制氢设备按
Figure RE-GDA0003001096380000058
消纳功率；
当
Figure RE-GDA0003001096380000059
所述电池储能设备按
Figure RE-GDA00030010963800000510
进行功率输出，所述制氢设备按照
Figure RE-GDA00030010963800000511
消纳功率。
在可选的实施方式中，所述电池储能与制氢单元对所述电网进行负向调频/调峰辅助服务，包括：
当
Figure RE-GDA0003001096380000061
所述电池储能设备按
Figure RE-GDA0003001096380000062
进行功率输出，所述制氢设备按
Figure RE-GDA0003001096380000063
消纳功率；
当
Figure RE-GDA0003001096380000064
所述电池储能设备仍然按
Figure RE-GDA0003001096380000065
进行功率输出，所述制氢设备按照
Figure RE-GDA0003001096380000066
消纳功率。
第二方面，本发明实施例提供一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的方法，应用于联合系统，所述联合系统包括至少一个电池储能与制氢单元，所述电池储能与制氢单元包括：储能系统双向逆变器、电池储能设备、制氢设备和功率分配控制器；所述储能系统双向逆变器分别与电网、所述电池储能设备和所述功率分配控制器连接，所述制氢设备分别与所述功率分配控制器和所述电网连接；所述方法包括：
所述功率分配控制器接收功率调节指令，并将解析所述功率调节指令得到的功率控制信息发送至所述电池储能设备和所述制氢设备；
所述储能系统双向逆变器根据所述功率控制信息对应的电池储能设备所需的功率调节值，控制所述电池储能设备发送功率至所述电网或消纳所述电网的功率；
所述制氢设备在接收到所述功率控制信息，且所述电力辅助服务调度信号所需功率调节值大于所述电池储能设备优化设定的消纳功率值的情况下，利用超限功率制造氢气；所述超限功率为所述电力辅助服务所需的功率调节值与所述电池储能设备优化设定的消纳功率的差值。
在可选的实施方式中，所述电池储能与制氢单元还包括：电力辅助服务控制模块，所述电力辅助服务控制模块与所述功率分配控制器连接；
在所述功率分配控制器接收功率调节指令之前，所述方法还包括：
所述电力辅助服务控制模块接收电网调度中心发送的电网调频/调峰辅助服务指令；
所述电力辅助服务控制模块解析所述电网调频/调峰辅助服务指令，得到所述功率调节指令；
所述电力辅助服务控制模块将所述功率调节指令发送至所述功率分配控制器。
在可选的实施方式中，所述制氢设备包括制氢单向逆变器、电解水制氢槽和储氢罐；
所述制氢单向逆变器分别与所述功率分配控制器、所述电网和所述电解水制氢槽连接，所述电解水制氢槽与所述储氢罐连接；
所述制氢设备在接收到所述功率控制信息，且所述电力辅助服务所需的功率调节值大于所述电池储能设备优化设定的消纳功率的情况下，利用超限功率制造氢气，包括：
所述制氢单向逆变器根据所述功率控制信息，得到电网调频/调峰辅助服务的功率配额和响应时长；所述功率配额用于指示所述制氢单向逆变器与所述储能系统双向逆变器的功率传输情况，所述响应时长表征所述电池储能与制氢单元进行电网调频/调峰辅助服务的时间；
所述制氢单向逆变器在所述响应时长内，若所述电力辅助服务所需的功率调节值大于所述电池储能设备优化设定的消纳功率，则将所述超限功率传输至所述电解水制氢槽；
所述电解水制氢槽利用所述超限功率制造氢气，并将所述氢气传输至所述储氢罐；
所述储氢罐接收并存储所述氢气。
相较于现有技术，本发明实施例的有益效果包括，例如：使得制氢设备作为纯负荷参与电力辅助服务，扩大了电池储能设备的调频/调峰功率响应调节范围，延长了电池储能设备的使用寿命，调频和调峰服务中制氢设备产生的氢气作为联合系统的额外经济收益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的联合系统的示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的联合系统的示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的联合系统的示意图；
图4为本申请实施例提供的一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的控制方法的流程示意图；
图5为本申请实施例提供的另一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的方法的流程示意图；
图6为本申请实施例提供的另一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
为了至少解决背景技术提出的不足，本发明实施例提供一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的联合系统，请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的联合系统的示意图，该联合系统20包括至少一个电池储能与制氢单元210。
应理解，联合系统20可以由多个相同的储能与制氢单元210组成，每个电池储能与制氢单元210连接至电网的供电母线。
电池储能与制氢单元210包括：功率分配控制器212、储能系统双向逆变器213、电池储能设备214和制氢设备215。
储能系统双向逆变器213分别与电网、电池储能设备214和功率分配控制器212连接，制氢设备215分别与功率分配控制器212和电网连接。
例如，该电池储能设备214可以是锂电池储能系统，也可以是其它电池组成的储能系统。
功率分配控制器212用于接收功率调节指令，并将解析功率调节指令得到的功率控制信息发送至电池储能设备214和制氢设备215。
储能系统双向逆变器213用于根据功率控制信息对应的电池储能设备所需的功率调节值，控制电池储能设备214发送功率至电网或消纳电网的功率。
应理解，电池储能设备双向逆变器可以将电网母线的功率正向传递至电池储能设备，此时电池储能设备消耗电网功率，参与降低电网运行频率的辅助服务；储能系统双向逆变器也可以将电池储能设备的功率反向传递至电网母线，此时电池储能设备外送功率，参与提升电网运行频率的辅助服务；该电池储能设备具有一定储能容量，满足参与电网调频/调峰服务的电池储能设备基本性能要求，且能够在一定范围内吸收和释放电网功率。
制氢设备215用于在接收到功率控制信息，且电力辅助服务所需的功率调节值大于电池储能设备214优化设定的消纳功率的情况下，利用超限功率制造氢气。
该超限功率为电力辅助服务所需的功率调节值与电池储能设备优化设定的消纳功率的差值。可以理解的，在另一种可能的实施例中，还可以是电池储能设备存储的能量达到储能上限的情况下，制氢设备继续消纳电网的功率调节值，以实现对电网的调频辅助服务和调峰辅助服务。
应理解，电池储能设备参与调频/调峰辅助服务的过程中新增制氢设备组成联合储能与制氢系统，电池储能设备作为电源或负荷参与电网调频和调峰服务，制氢设备作为纯负荷参与电网调峰服务，调频和调峰服务中制氢设备产生的氢气作为储能系统的额外经济收益，通过配置联合系统参与电网调频/调峰的容量、功率和时段，控制电池储能设备与制氢设备的功率和能量配额，提升电池储能设备调频/调峰辅助服务经济性。
在可选的实施方式中，为了实现对电网功率的调频/调峰和调峰处理，在图1的基础上，针对于获取功率调解指令，给出一种可能的实现方式，请参见图2，图2为本发明实施例提供的另一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的联合系统的示意图，该电池储能与制氢单元210还包括：电力辅助服务控制模块211，电力辅助服务控制模块211与功率分配控制器212 连接。
例如，该电力辅助服务控制模块211可以是自动电力辅助服务控制 (AutomaticGeneration Control，AGC)系统。
电力辅助服务控制模块211用于接收电网调度中心发送的电网调频/调峰指令。
例如，该电网调度中心可以在不同的时段发送不同的电网调频/调峰指令，该时段可以分为低谷电价期间(如当日的23点至次日的8点)、峰电价和平电价期间(如当日的8点至当日的23点)，该峰电价和平电价期间还可以拆分为多个子时间段。该电网调频/调峰指令可以是AGC指令。
电力辅助服务控制模块211还用于解析电网调频/调峰指令，得到功率调节指令。
电力辅助服务控制模块211还用于将功率调节指令发送至功率分配控制器212。
应理解，电力辅助服务控制系统接收调度中心的电网调频/调峰辅助服务调令，根据调令增加或减少储能与制氢单元总的消纳功率或外送功率，从而响应电网调度，参与电网运行频率调整服务。
例如，功率分配控制器接收自动发电控制AGC的动作信号，并根据 AGC调令(功率调节指令)分析参与调频/调峰辅助服务服务的功率配额和响应时长，按控制策略协同控制储能系统双向逆变器和制氢设备中的制氢单向逆变器的功率传输比例。
在可选的实施方式中，为了制造氢气，在对电网调频/调峰时产生更多的副产品，在图2的基础上，给出一种可能的实现方式，请参见图3，图3 为本发明实施例提供的另一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的联合系统的示意图，制氢设备215包括制氢单向逆变器215a、电解水制氢槽215b 和储氢罐215c。
制氢单向逆变器215a分别与功率分配控制器212、电池储能设备214 和电解水制氢槽215b连接，电解水制氢槽215b与储氢罐215c连接。
制氢单向逆变器215a用于根据功率控制信息，得到电网调频/调峰辅助服务的功率配额和响应时长。功率配额用于指示制氢单向逆变器215a与储能系统双向逆变器213的功率传输情况，响应时长用于指示电池储能与制氢单元进行电网调频/调峰辅助服务的时间。
制氢单向逆变器215a还用于在响应时长内，若电力辅助服务所需的功率调节值大于储能优化设定的消纳功率，则将超限功率传输至电解水制氢槽215b。
制氢单向逆变器215a还可以用于控制电解水制氢系统的功率，将电槽电池储能设备的能量单向传输至电解水制氢系统(电解水制氢槽215b)；电解水制氢系统(电解水制氢槽215b)作为纯负荷消耗储能系统和电网的能量。
电解水制氢槽215b用于利用超限功率制造氢气，并将氢气传输至储氢罐215c。
储氢罐215c用于接收并存储氢气。
引入制氢设备与电池储能设备构成联合调频/调峰系统，扩大了单一电池储能设备的功率响应范围；制氢设备消纳了部分AGC长时间指令和高幅值指令，有助于延长电池储能设备的使用寿命。
可利用制氢设备的宽负荷调节范围在低谷电价期间保证对电网稳定的负荷消纳，在峰电价和平电价期间可以对电池储能设备响应AGC调频/调峰调令的超调量进行补偿，额外的制氢收益可作为储能调频/调峰补偿收益，有助于综合提高储能与制氢站的经济性。另外，联合制氢设备与电池储能设备的调频/调峰站不受水电、火电场地的限制，易于部署。
在调频/调峰辅助服务中，根据调频/调峰信号功率值、电池储能设备倍率阈值和电池储能设备荷电状态阈值制定功率分配方法，调频/调峰信号功率值等于电池储能设备调节功率值与制氢设备调节功率值之和。在调峰辅助服务中，根据调峰信号长度、调峰持续时间、电池储能设备倍率阈值和电池储能设备荷电状态阈值制定功率和电量分配方法，调峰信号功率值等于电池储能设备功率调节值与制氢设备调节功率值之和，并且调峰信号电量值等于电池储能设备调节电量值与制氢设备调节电量值。
在可选的实施方式中，电池储能设备214的功率调节范围为
Figure RE-GDA0003001096380000131
最大输出功率为
Figure RE-GDA0003001096380000132
最大充电功率为
Figure RE-GDA0003001096380000133
电池储能设备214的实时输出功率为
Figure RE-GDA0003001096380000134
电池储能设备214的实时充电功率为
Figure RE-GDA0003001096380000135
电池储能设备214 的荷电状态范围为
Figure RE-GDA0003001096380000136
电池储能设备214的储能上限为
Figure RE-GDA0003001096380000137
储能下限为
Figure RE-GDA0003001096380000138
电池储能设备214的实时荷电状态为soct。
响应时长为Δt，电力辅助服务所需的功率调节值为
Figure RE-GDA0003001096380000139
制氢设备 215的实时消纳功率为
Figure RE-GDA00030010963800001310
制氢设备215的基础消纳功率为
Figure RE-GDA00030010963800001311
在电网处于低谷电价期间的情况下，若
Figure RE-GDA00030010963800001312
且
Figure RE-GDA00030010963800001313
则电池储能设备214按照
Figure RE-GDA00030010963800001314
进行电网功率消纳，制氢设备215按
Figure RE-GDA00030010963800001315
进行电网功率消纳。
亦即是说，即当前调节周期电池储能设备未充满，则电池储能设备按
Figure RE-GDA00030010963800001316
消纳，制氢设备按
Figure RE-GDA00030010963800001317
消纳。
若
Figure RE-GDA00030010963800001318
则在Δt1时段内，电池储能设备214按照
Figure RE-GDA00030010963800001319
进行电网功率消纳，制氢设备215按照
Figure RE-GDA00030010963800001320
进行电网功率消纳。在Δt1～Δt时段内，电池储能设备214不进行电网功率消纳，制氢设备215按照
Figure RE-GDA00030010963800001321
进行电网功率消纳。
即当前调节周期内电池储能设备在0～Δt1时段内充满并且APC指令功率不大于电池储能设备最大充电功率，则在Δt1时段内电池储能设备按
Figure RE-GDA00030010963800001322
消纳，制氢设备按
Figure RE-GDA00030010963800001323
消纳；Δt1～Δt时段内电池储能设备不消纳，制氢设备按
Figure RE-GDA00030010963800001324
消纳。
若
Figure RE-GDA0003001096380000141
则在Δt1时段内，电池储能设备214按照
Figure RE-GDA0003001096380000142
进行电网功率消纳，制氢设备215按照
Figure RE-GDA0003001096380000143
进行电网功率消纳。在Δt1～Δt时段内，电池储能设备 214不进行电网功率消纳，制氢设备215按照
Figure RE-GDA0003001096380000144
进行电网功率消纳。
即当前调节周期内电池储能设备在0～Δt1时段内充满并且APC指令功率大于电池储能设备最大充电功率，则在Δt1时段内电池储能设备按
Figure RE-GDA0003001096380000145
消纳，制氢设备按
Figure RE-GDA0003001096380000146
进行消纳，Δt1～Δt时段内电池储能设备不消纳，制氢设备按
Figure RE-GDA0003001096380000147
消纳。
也就是说，在低谷电价期间，电池储能设备与制氢设备主要用于调峰，作为纯负荷对电网功率进行消纳，优先满足电池储能设备充电。
在可选的实施方式中，电池储能设备214的功率调节范围为
Figure RE-GDA0003001096380000148
最大输出功率为
Figure RE-GDA0003001096380000149
最大充电功率为
Figure RE-GDA00030010963800001410
电池储能设备214的实时输出功率为
Figure RE-GDA00030010963800001411
电池储能设备214的实时消纳功率为
Figure RE-GDA00030010963800001412
电池储能设备214 的荷电状态范围为
Figure RE-GDA00030010963800001413
电池储能设备214的储能上限为
Figure RE-GDA00030010963800001414
储能下限为
Figure RE-GDA00030010963800001415
电池储能设备214的实时荷电状态为soct。
响应时长为Δt，电网所需的补偿功率为
Figure RE-GDA00030010963800001416
制氢设备215的实时消纳功率为
Figure RE-GDA00030010963800001417
制氢设备215的基础消纳功率为
Figure RE-GDA00030010963800001418
在电网处于峰电价和平电价期间的情况下，若电池储能与制氢单元与电网满足第一约束条件，则电池储能与制氢单元对电网进行正向调频/调峰辅助服务。
第一约束条件为：
Figure RE-GDA00030010963800001419
例如，针对上述的电池储能与制氢单元对电网进行正向调频/调峰辅助服务，其可以包括：
当
Figure RE-GDA0003001096380000151
电池储能设备214按
Figure RE-GDA0003001096380000152
进行功率输出，制氢设备215按
Figure RE-GDA0003001096380000153
消纳功率。
当
Figure RE-GDA0003001096380000154
电池储能设备214按
Figure RE-GDA0003001096380000155
进行功率输出，制氢设备215按照
Figure RE-GDA0003001096380000156
消纳功率。
若电池储能与制氢单元与电网满足第二约束条件，则电池储能与制氢单元对电网进行负向调频/调峰辅助服务。
第二约束条件为：
Figure RE-GDA0003001096380000157
例如，针对上述的电池储能与制氢单元对电网进行负向调频/调峰辅助服务，其可以包括：
当
Figure RE-GDA0003001096380000158
电池储能设备214按
Figure RE-GDA0003001096380000159
进行功率输出，制氢设备 215按
Figure RE-GDA00030010963800001510
消纳功率。
当
Figure RE-GDA00030010963800001511
电池储能设备214仍然按
Figure RE-GDA00030010963800001512
进行功率输出，制氢设备215按照
Figure RE-GDA00030010963800001513
消纳功率。
也就是说，电池储能设备作为电源与制氢设备的消纳负荷保持电网的动态平衡。
以上，在峰电价和平电价期间，电池储能设备依据AGC调令参与调频 /调峰辅助服务工作，制氢设备作为纯负荷对AGC长时间指令和高幅值指令进行响应。
因此，使用本申请提供的联合系统，电池储能设备可以参与调频/调峰辅助服务的过程中新增加电解水制氢设备组成联合储能与制氢系统，电池储能设备作为电源或负荷参与电网调频和调峰服务，制氢设备作为纯负荷参与电网调峰服务，调频和调峰服务中制氢设备产生的氢气作为储能系统的额外经济收益，通过配置联合系统参与电网调频和调峰的容量、功率和时段，控制电池储能设备与制氢设备的功率和能量配额，提升电池储能设备调频/调峰辅助服务经济性。
下面在图1示出的联合系统20的基础上，本发明实施例提供一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的方法，请参见图4，图4为本申请实施例提供的一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的控制方法的流程示意图，该控制方法可以包括以下步骤：
S310，功率分配控制器接收功率调节指令，并将解析功率调节指令得到的功率控制信息发送至电池储能设备和制氢设备。
功率调节指令的发送过程可以是同步发送，也可以是异步发送。
S320，储能系统双向逆变器根据功率控制信息对应的功率调节值，控制电池储能设备发送功率至电网或消纳电网的功率。
S330，制氢设备在接收到功率控制信息，且电力辅助服务调度信号所需功率调节值大于电池储能设备优化设定的消纳功率值的情况下，利用超限功率制造氢气。
该超限功率为功率调节值与消纳功率值的差值。应理解，制氢设备作为纯负荷参与电网调峰服务，扩大了电池储能设备的调频/调峰功率响应调节范围，延长了电池储能设备的使用寿命，调频和调峰服务中制氢设备产生的氢气作为联合系统的额外经济收益。
在可选的实施方式中，以图2示出的联合系统20为例，在图4的基础上，本申请实施例还提供另一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的方法，请参见图5，图5为本申请实施例提供的另一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的方法的流程示意图，在上述的S310之前，该控制方法还可以包括：
S301，电力辅助服务控制模块接收电网调度中心发送的电网调频/调峰指令。
S302，电力辅助服务控制模块解析电网调频/调峰辅助服务指令，得到功率调节指令。
S303，电力辅助服务控制模块将功率调节指令发送至功率分配控制器。
例如，电力辅助服务控制模块接收调度中心的电网调频/调峰辅助服务调令，根据调令增加或减少储能与制氢单元总的消纳功率或外送功率，从而响应电网调度，参与电网运行辅助服务。
在可选的实施方式中，为了消纳电网的功率，以图3示出的联合系统 20为例，在图4的基础上，本申请实施例还提供另一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的方法，图6为本申请实施例提供的另一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的方法的流程示意图，针对上述的S330：制氢设备在接收到功率控制信息控制制氢设备的运行功率电池储能设备，其可以包括：
S330a，制氢单向逆变器根据功率控制信息，得到电网调频电力调频/ 调峰辅助服务的功率配额和响应时长。
该功率配额用于指示制氢单向逆变器与储能系统双向逆变器的功率传输情况，响应时长用于指示电池储能与制氢单元进行电网调频/调峰辅助服务的时间。应理解，该功率配额可以确定制氢设备的运行功率。
S330b，制氢单向逆变器在响应时长内，若电力辅助服务所需的功率调节值大于电池储能设备优化设定的消纳功率，则将超限功率传输至电解水制氢槽。
S330c，电解水制氢槽利用超限功率制造氢气，并将氢气传输至储氢罐。
S330d，储氢罐接收并存储氢气。
也就是说，引入制氢设备与电池储能设备构成联合调频/调峰辅助服务系统，扩大了单一电池储能设备的功率响应范围；制氢设备消纳了部分电力辅助服务的长时间指令和高幅值指令，有助于延长电池储能设备的使用寿命和提高了电池储能设备电力辅助服务的收益。
综上，本申请提供一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的联合系统及方法，涉及电力辅助服务管理领域。该联合系统包括至少一个电池储能与制氢单元，所述电池储能与制氢单元包括：储能系统双向逆变器、电池储能设备、制氢设备和功率分配控制器；所述储能系统双向逆变器分别与电网、所述电池储能设备和所述功率分配控制器连接，所述制氢设备分别与所述功率分配控制器和电网连接；所述功率分配控制器，用于接收功率调节指令，并将解析所述功率调节指令得到的功率控制信息发送至所述电池储能设备和所述制氢设备；储能系统双向逆变器用于根据接收到的电池储能设备功率调节值，控制电池储能设备发送功率至电网或消纳电网的功率；制氢设备用于根据制氢设备功率调节值，控制电解水制氢槽制造氢气。
在调频/调峰辅助服务中，可以根据调频/调峰信号功率值、电池储能设备倍率阈值和电池储能设备荷电状态阈值，制定功率分配方法，调频/调峰信号功率值等于电池储能设备调节功率值与制氢设备调节功率值之和。
在调峰辅助服务中，根据调峰信号长度、调峰持续时间、电池储能设备倍率阈值和电池储能设备荷电状态阈值制定功率和电量分配方法，调峰信号功率值等于电池储能设备功率调节值与制氢设备调节功率值之和，并且调峰信号电量值等于电池储能设备调节电量值与制氢设备调节电量值。电池储能设备电池储能设备制氢设备作为纯负荷参与电网调峰服务，扩大了电池储能设备的调频/调峰功率响应调节范围，延长了电池储能设备的使用寿命和提高电池储能设备电力辅助服务的收益，调频和调峰服务中制氢设备产生的氢气作为联合系统的额外经济收益。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的联合系统，其特征在于，包括至少一个电池储能与制氢单元，所述电池储能与制氢单元包括：储能系统双向逆变器、电池储能设备、制氢设备和功率分配控制器；
所述储能系统双向逆变器分别与电网、所述电池储能设备和所述功率分配控制器连接，所述制氢设备分别与所述功率分配控制器和所述电网连接；
所述功率分配控制器，用于接收功率调节指令，并将解析所述功率调节指令得到的功率控制信息发送至所述电池储能设备和所述制氢设备；
其中，所述功率调节指令包括以下的任意一种或组合：调频/调峰辅助服务调度指令、电力需求响应调度指令；
所述储能系统双向逆变器，用于根据所述功率控制信息对应的电池储能设备所需的功率调节值，控制所述电池储能设备发送功率至所述电网或消纳所述电网的功率；
所述制氢设备，用于在接收到所述功率控制信息，且所述电力辅助服务的功率调节值大于所述电池储能设备的优化设定消纳功率值的情况下，利用超限功率制造氢气；所述超限功率为所述功率调节值与所述消纳功率值的差值。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电池储能与制氢单元还包括：电力辅助服务控制模块；
所述电力辅助服务控制模块与所述功率分配控制器连接；
所述电力辅助服务控制模块，用于接收电网调度中心发送的电网调频/ 调峰指令；
所述电力辅助服务控制模块，还用于解析所述电网调频/调峰指令，得到所述功率调节指令；
所述电力辅助服务控制模块，还用于将所述功率调节指令发送至所述功率分配控制器。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述制氢设备包括制氢单向逆变器、电解水制氢槽和储氢罐；
所述制氢单向逆变器分别与所述功率分配控制器、所述电网和所述电解水制氢槽连接，所述电解水制氢槽与所述储氢罐连接；
所述制氢单向逆变器，用于根据所述功率控制信息，得到电力调频/调峰辅助服务的功率配额和响应时长；所述功率配额用于指示所述制氢单向逆变器与所述储能系统双向逆变器的功率传输情况，所述响应时长表征所述电池储能与制氢单元进行电网调频/调峰辅助服务的时间；
所述制氢单向逆变器，还用于在所述响应时长内，若所述功率调节值大于所述电池储能设备优化设定的消纳功率值，则将所述超限功率传输至所述电解水制氢槽；
所述电解水制氢槽，用于利用所述超限功率制造氢气，并将所述氢气传输至所述储氢罐；
所述储氢罐，用于接收并存储所述氢气。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电池储能设备的功率调节范围为
Figure RE-FDA0003001096370000021
最大输出功率为
Figure RE-FDA0003001096370000022
最大充电功率为
Figure RE-FDA0003001096370000023
所述电池储能设备的实时输出功率为Pc -(t)，所述电池储能设备的实时充电功率为
Figure RE-FDA0003001096370000031
所述电池储能设备的荷电状态范围为
Figure RE-FDA0003001096370000032
所述电池储能设备的储能上限为
Figure RE-FDA0003001096370000033
储能下限为
Figure RE-FDA0003001096370000034
所述电池储能设备的实时荷电状态为soct；
所述响应时长为Δt，所述电力辅助服务的调度功率调节值为
Figure RE-FDA0003001096370000035
所述制氢设备的实时消纳功率为
Figure RE-FDA0003001096370000036
所述制氢设备的基础消纳功率为
Figure RE-FDA0003001096370000037
在所述电网处于低谷电价期间的情况下，若
Figure RE-FDA0003001096370000038
且
Figure RE-FDA0003001096370000039
则所述电池储能设备按照
Figure RE-FDA00030010963700000310
进行电网功率消纳，所述制氢设备按
Figure RE-FDA00030010963700000311
进行电网功率消纳；
若
Figure RE-FDA00030010963700000312
0<Δt1<Δt，则在Δt1时段内，所述电池储能设备按照
Figure RE-FDA00030010963700000313
进行电网功率消纳，所述制氢设备按照
Figure RE-FDA00030010963700000314
进行电网功率消纳；在Δt1～Δt时段内，所述电池储能设备不进行电网功率消纳，所述制氢设备按照
Figure RE-FDA00030010963700000315
进行电网功率消纳；
若
Figure RE-FDA00030010963700000316
0<Δt1<Δt，则在Δt1时段内，所述电池储能设备按照
Figure RE-FDA00030010963700000317
进行电网功率消纳，所述制氢设备按照
Figure RE-FDA00030010963700000318
进行电网功率消纳；在Δt1～Δt时段内，所述电池储能设备不进行电网功率消纳，所述制氢设备按照
Figure RE-FDA00030010963700000319
进行电网功率消纳。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电池储能设备的功率调节范围为
Figure RE-FDA00030010963700000320
最大输出功率为
Figure RE-FDA00030010963700000321
最大充电功率为
Figure RE-FDA00030010963700000322
所述电池储能设备的实时输出功率为Pc -(t)，所述电池储能设备的实时充电功率为
Figure RE-FDA00030010963700000323
所述电池储能设备的荷电状态范围为
Figure RE-FDA00030010963700000324
所述电池储能设备的储能上限为
Figure RE-FDA0003001096370000041
储能下限为
Figure RE-FDA0003001096370000042
所述电池储能设备的实时荷电状态为soct；
所述响应时长为Δt，所述电网所需的补偿功率为
Figure RE-FDA0003001096370000043
所述制氢设备的实时消纳功率为
Figure RE-FDA0003001096370000044
所述制氢设备的基础消纳功率为
Figure RE-FDA0003001096370000045
在所述电网处于峰电价和平电价期间的情况下，若所述电池储能与制氢单元与所述电网满足第一约束条件，则所述电池储能与制氢单元对所述电网进行正向调频/调峰辅助服务；
所述第一约束条件为：
Figure RE-FDA0003001096370000046
若所述电池储能与制氢单元与所述电网满足第二约束条件，则所述电池储能与制氢单元对所述电网进行负向调频/调峰辅助服务；
所述第二约束条件为：
Figure RE-FDA0003001096370000047
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述电池储能与制氢单元对所述电网进行正向调频/调峰辅助服务，包括：
当
Figure RE-FDA0003001096370000048
所述电池储能设备按
Figure RE-FDA0003001096370000049
进行功率输出，所述制氢设备按
Figure RE-FDA00030010963700000410
消纳功率；
当
Figure RE-FDA00030010963700000411
所述电池储能设备按
Figure RE-FDA00030010963700000412
进行功率输出，所述制氢设备按照
Figure RE-FDA00030010963700000413
消纳功率。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述电池储能与制氢单元对所述电网进行负向调频/调峰辅助服务，包括：
当
Figure RE-FDA0003001096370000051
所述电池储能设备按
Figure RE-FDA0003001096370000052
进行功率输出，所述制氢设备按
Figure RE-FDA0003001096370000053
消纳功率；
当
Figure RE-FDA0003001096370000054
所述电池储能设备仍然按
Figure RE-FDA0003001096370000055
进行功率输出，所述制氢设备按照
Figure RE-FDA0003001096370000056
消纳功率。
8.一种延缓储能电力辅助服务系统性能衰减的方法，其特征在于，应用于联合系统，所述联合系统包括至少一个电池储能与制氢单元，所述电池储能与制氢单元包括：储能系统双向逆变器、电池储能设备、制氢设备和功率分配控制器；所述储能系统双向逆变器分别与电网、所述电池储能设备和所述功率分配控制器连接，所述制氢设备分别与所述功率分配控制器和所述电网连接；所述方法包括：
所述功率分配控制器接收功率调节指令，并将解析所述功率调节指令得到的功率控制信息发送至所述电池储能设备和所述制氢设备；
所述储能系统双向逆变器根据所述功率控制信息对应的电池储能设备所需的功率调节值，控制所述电池储能设备发送功率至所述电网或消纳所述电网的功率；
所述制氢设备在接收到所述功率控制信息，且所述功率调节值大于所述电池储能设备优化设定的消纳功率值的情况下，利用超限功率制造氢气；所述超限功率为所述功率调节值与所述电池储能设备优化设定的消纳功率的差值。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述电池储能与制氢单元还包括：电力辅助服务控制模块，所述电力辅助服务控制模块与所述功率分配控制器连接；
在所述功率分配控制器接收功率调节指令之前，所述方法还包括：
所述电力辅助服务控制模块接收电网调度中心发送的电网调频/调峰辅助服务指令；
所述电力辅助服务控制模块解析所述电网调频/调峰辅助服务指令，得到所述功率调节指令；
所述电力辅助服务控制模块将所述功率调节指令发送至所述功率分配控制器。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述制氢设备包括制氢单向逆变器、电解水制氢槽和储氢罐；
所述制氢单向逆变器分别与所述功率分配控制器、所述电网和所述电解水制氢槽连接，所述电解水制氢槽与所述储氢罐连接；
所述制氢设备在接收到所述功率控制信息，且所述功率调节值大于所述电池储能设备优化设定的消纳功率值的情况下，利用超限功率制造氢气，包括：
所述制氢单向逆变器根据所述功率控制信息，得到电网调频/调峰辅助服务的功率配额和响应时长；所述功率配额用于指示所述制氢单向逆变器与所述储能系统双向逆变器的功率传输情况，所述响应时长表征所述电池储能与制氢单元进行电网调频/调峰辅助服务的时间；
所述制氢单向逆变器在所述响应时长内，若所述电力辅助服务所需的功率调节值大于所述电池储能设备优化设定的消纳功率值，则将所述超限功率传输至所述电解水制氢槽；
所述电解水制氢槽利用所述超限功率制造氢气，并将所述氢气传输至所述储氢罐；
所述储氢罐接收并存储所述氢气。
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