CN113964850A - 一种发电厂储能参与机组agc调频的协调控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发电厂储能参与机组AGC调频的协调控制系统，包括220kV高压母线、主变压器、电压电流变送器、远程终端单元RTU、发电机电压电流测量装置、发电机、集散控制系统DCS、高压厂用变压器、6kV厂用电母线、升压变压器、储能系统电压电流测量装置和储能系统。本发明提供的一种发电厂储能参与机组AGC调频的协调控制系统，储能系统和DCS建立通讯联系，可使储能系统与发电机组互相配合，既满足AGC调频需求，又使储能系统SOC长期保持在50％左右，大大提高储能系统参与机组AGC调频的时间，更好地满足电网考核指标的要求，增加发电企业的经济效益。

Description

一种发电厂储能参与机组AGC调频的协调控制系统
技术领域
本发明属于发电厂机组调频领域，具体涉及一种发电厂储能参与机组AGC调频的协调控制系统。
背景技术
随着新能源比例的不断增加，风电消纳压力将继续加大，风电的大规模并网将显著增加电网的AGC调频需求。此外，大量的火电机组长期承担繁重的AGC调节任务造成了发电煤耗增高、设备磨损严重等一系列负面影响。现有电力调频资源已不能满足可再生能源大规模并网需求，随着经济发展和电网复杂程度的提升，该矛盾将更加突出，影响整个电网的安全稳定运行。
储能系统通过控制系统对储能设备的功率进行实时控制，具有响应速度快、控制精确等优点。某些火力发电厂厂用电系统接入了储能系统，但其仅仅辅助机组AGC调频，和机组之间并没有通信联系及协调配合策略，从而使得储能系统电量过多或过少而无法长时间参与AGC调频，大大减小储能系统的使用频率。
发明内容
本发明的目的在于针对现有储能辅助机组AGC调频系统，储能系统不能和机组通信并进行协调控制，提供了一种发电厂储能参与机组AGC调频的协调控制系统，该系统结构简单，改造运维成本低，可使储能系统与发电机组互相配合，既满足AGC调频需求，又使储能系统SOC长期保持在50％左右，大大提高储能系统参与机组AGC调频的时间，更好地满足电网考核指标的要求，增加发电企业的经济效益。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种发电厂储能参与机组AGC调频的协调控制系统，包括220kV高压母线、主变压器、电压电流变送器、远程终端单元RTU、发电机电压电流测量装置、发电机、集散控制系统DCS、高压厂用变压器、6kV厂用电母线、升压变压器、储能系统电压电流测量装置和储能系统；其中，
发电机经发电机电压电流测量装置与主变压器、高压厂用变压器相连，主变压器通过第一开关与220kV高压母线相连，高压厂用变压器通过第二开关与6kV厂用电母线相连，6kV厂用电母线通过第三关与升压变压器高压侧相连，升压变压器低压侧通过储能系统电压电流测量装置与储能系统相连；
电压电流变送器和发电机电压电流测量装置建立连接，从发电机电压电流测量装置引出发电机二次电压电流接入电压电流变送器，集散控制系统DCS和电压电流变送器建立连接，电压电流变送器将发电机电压电流信号传输至集散控制系统DCS，集散控制系统DCS计算出发电机功率；集散控制系统DCS与发电机建立通讯连接，集散控制系统DCS向发电机发送AGC功率指令；集散控制系统DCS与储能系统建立双向通讯连接，集散控制系统DCS向储能系统传输发电机功率信号，储能系统向集散控制系统DCS传输储能系统SOC信号及储能系统充放电功率；远程终端单元RTU与集散控制系统DCS、储能系统建立通讯连接，调度中心通过远程终端单元RTU向集散控制系统DCS、储能系统传输AGC调频指令；发电机电压电流测量装置、储能系统电压电流测量装置与远程终端单元RTU建立连接，发电机电压电流测量装置、储能系统电压电流测量装置分别将发电机二次电压电流和储能系统二次电压电流接入远程终端单元RTU，远程终端单元RTU对电压电流进行采集计算，得出发电机功率及储能系统功率，远程终端单元RTU将发电机功率和储能系统功率之和传输至调度中心。
本发明进一步的改进在于，储能系统为物理储能、化学储能或电磁储能，储能系统能够从厂用电系统吸收电能，且能够发出电能至厂用电系统。
本发明进一步的改进在于，储能系统能够控制自身功率的流向，调节储能系统充放电的状态和速率。
本发明进一步的改进在于，电压电流变送器采集发电机二次电压电流并转为4-20mA信号。
本发明进一步的改进在于，机组正常运行，储能系统正常运行时，储能系统接入机组厂用电系统并参与机组AGC调频，第一开关、第二开关和第三开关在合位；储能系统参与机组AGC调频，调度中心经远程终端单元RTU向集散控制系统DCS、储能系统发送AGC指令，集散控制系统DCS向发电机发送AGC负荷指令，发电机增大或减小发电机功率，储能系统负荷指令为AGC指令与发电机发电功率之差，储能系统负荷指令为正，储能系统为放电状态，储能系统负荷指令为负，储能系统为充电状态；远程终端单元RTU计算储能系统实时功率与发电机实时功率之和并传送至调度中心。
本发明进一步的改进在于，当储能系统输出电能为0，储能系统SOC低于50％时，发电机增大输出功率，增大功率不超过储能系统最大充电功率，储能系统进入充电状态，充电功率为发电机功率与AGC指令之差，直至SOC等于50％，发电机恢复至AGC指令所需发电功率，储能系统不再充电，等待下一次AGC指令的到来。
本发明进一步的改进在于，当储能系统输出电能为0，储能系统SOC高于50％时，发电机减小输出功率，减小功率不超过储能系统最大放电功率，储能系统进入放电状态，放电功率为AGC指令与发电机功率之差，直至SOC等于50％，发电机恢复至AGC指令所需发电功率，储能系统不再放电，等待下一次AGC指令的到来。
本发明进一步的改进在于，机组正常运行，储能系统停运时，储能系统与厂用电系统断开，不参与机组AGC，第一开关和第二开关在合位，第三开关在分位；机组参与AGC调频，调度中心经远程终端单元RTU向集散控制系统DCS发送AGC指令，集散控制系统DCS向发电机发送增减负荷指令，使发电机增减负荷始终保持与AGC增减负荷指令一致。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
现有储能辅助机组AGC调频系统，机组DCS和储能系统没有建立通讯联系，储能系统参与机组AGC调频时，无法与发电机进行协调控制，储能系统只能配合发电机进行调频，发电机无法配合储能保持较好的SOC。本发明提供的一种发电厂储能参与机组AGC调频的协调控制系统，储能系统和DCS建立通讯联系，可使储能系统与发电机组互相配合，既满足AGC调频需求，又使储能系统SOC长期保持在50％左右，大大提高储能系统参与机组AGC调频的时间，更好地满足电网考核指标的要求，增加发电企业的经济效益。
附图说明
图1为发电厂储能参与机组AGC调频的协调控制系统示意图。
图2为发电厂储能参与机组AGC调频的协调控制系统运行示意图。
图3为发电厂储能系统停运时机组运行示意图。
附图标记说明：
1-220kV高压母线，2-主变压器，3-电压电流变送器，4-远程终端单元RTU，5-发电机电压电流测量装置，6-发电机，7-集散控制系统DCS，8-高压厂用变压器，9-6kV厂用电母线，10-升压变压器，11-储能系统电压电流测量装置，12-储能系统。
101-第一开关，201-第二开关，202-第三开关。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做出进一步的说明。
如图1所示，本发明提供的一种发电厂储能参与机组AGC调频的协调控制系统，包括220kV高压母线1、主变压器2、电压电流变送器3、远程终端单元RTU4、发电机电压电流测量装置5、发电机6、集散控制系统DCS7、高压厂用变压器8、6kV厂用电母线9、升压变压器10、储能系统电压电流测量装置11、储能系统12；其中，发电机6经发电机电压电流测量装置5与主变压器2、高压厂用变压器8相连，主变压器2通过第一开关101与220kV高压母线1相连，高压厂用变压器8通过第二开关201与6kV厂用电母线9相连，6kV厂用电母线9通过第三关202与升压变压器10高压侧相连，升压变压器10低压侧通过储能系统电压电流测量装置11与储能系统12相连。
本发明的工作原理如下：
电压电流变送器3和发电机电压电流测量装置5建立连接，从发电机电压电流测量装置5引出发电机二次电压电流接入电压电流变送器3，电压电流变送器3采集发电机二次电压电流并转为4-20mA信号；集散控制系统DCS7和电压电流变送器3建立连接，电压电流变送器3将发电机电压电流信号传输至集散控制系统DCS7，集散控制系统DCS7计算出发电机功率；集散控制系统DCS7与发电机6建立通讯连接，集散控制系统DCS7向发电机6发送AGC功率指令；集散控制系统DCS7与储能系统12建立双向通讯连接，集散控制系统DCS7向储能系统12传输发电机功率信号，储能系统12向集散控制系统DCS7传输储能系统SOC信号及储能系统充放电功率；远程终端单元RTU4与集散控制系统DCS7、储能系统12建立通讯连接，调度中心通过远程终端单元RTU4向集散控制系统DCS7、储能系统12传输AGC调频指令；发电机电压电流测量装置5、储能系统电压电流测量装置11与远程终端单元RTU4建立连接，发电机电压电流测量装置5、储能系统电压电流测量装置11分别将发电机二次电压电流和储能系统二次电压电流接入远程终端单元RTU4，远程终端单元RTU4对电压电流进行采集计算，得出发电机功率及储能系统功率，远程终端单元RTU4将发电机功率和储能系统功率之和传输至调度中心。
如图2所示，机组正常运行，储能系统正常运行时，储能系统接入机组厂用电系统并参与机组AGC调频，第一开关101、第二开关201和第三开关202在合位；机组和储能系统参与机组AGC调频，调度中心经远程终端单元RTU4向集散控制系统DCS7、储能系统12发送AGC指令，集散控制系统DCS7向发电机6发送AGC负荷指令，发电机6增大或减小发电机功率，储能系统负荷指令为AGC指令与发电机发电功率之差，储能系统负荷指令为正，储能系统为放电状态，储能系统负荷指令为负，储能系统为充电状态；远程终端单元RTU4计算储能系统实时功率与发电机实时功率之和并传送至调度中心。当储能系统输出电能为0，储能系统SOC低于50％时，发电机6增大输出功率，增大功率不超过储能系统最大充电功率，储能系统进入充电状态，充电功率为发电机功率与AGC指令之差，直至SOC大于等于50％，发电机恢复至AGC指令所需发电功率，储能系统不再充电，等待下一次AGC指令的到来；当储能系统输出电能为0，储能系统SOC高于50％时，发电机6减小输出功率，减小功率不超过储能系统最大放电功率，储能系统进入放电状态，放电功率为AGC指令与发电机功率之差，直至SOC等于50％，发电机恢复至AGC指令所需发电功率，储能系统不再放电，等待下一次AGC指令的到来。
如图3所示，机组正常运行，储能系统停运时，储能系统与厂用电系统断开，不参与机组AGC，第一开关101和第二开关201在合位，第三开关202在分位；机组参与AGC调频，调度中心经远程终端单元RTU4向集散控制系统DCS7发送AGC指令，集散控制系统DCS7向发电机6发送增减负荷指令，使发电机增减负荷始终保持与AGC增减负荷指令一致。

Claims (8)

1.一种发电厂储能参与机组AGC调频的协调控制系统，其特征在于，包括220kV高压母线(1)、主变压器(2)、电压电流变送器(3)、远程终端单元RTU(4)、发电机电压电流测量装置(5)、发电机(6)、集散控制系统DCS(7)、高压厂用变压器(8)、6kV厂用电母线(9)、升压变压器(10)、储能系统电压电流测量装置(11)和储能系统(12)；其中，
发电机(6)经发电机电压电流测量装置(5)与主变压器(2)、高压厂用变压器(8)相连，主变压器(2)通过第一开关(101)与220kV高压母线(1)相连，高压厂用变压器(8)通过第二开关(201)与6kV厂用电母线(9)相连，6kV厂用电母线(9)通过第三关(202)与升压变压器(10)高压侧相连，升压变压器(10)低压侧通过储能系统电压电流测量装置(11)与储能系统(12)相连；
电压电流变送器(3)和发电机电压电流测量装置(5)建立连接，从发电机电压电流测量装置(5)引出发电机二次电压电流接入电压电流变送器(3)，集散控制系统DCS(7)和电压电流变送器(3)建立连接，电压电流变送器(3)将发电机电压电流信号传输至集散控制系统DCS(7)，集散控制系统DCS(7)计算出发电机功率；集散控制系统DCS(7)与发电机(6)建立通讯连接，集散控制系统DCS(7)向发电机(6)发送AGC功率指令；集散控制系统DCS(7)与储能系统(12)建立双向通讯连接，集散控制系统DCS(7)向储能系统(12)传输发电机功率信号，储能系统(12)向集散控制系统DCS(7)传输储能系统SOC信号及储能系统充放电功率；远程终端单元RTU(4)与集散控制系统DCS(7)、储能系统(12)建立通讯连接，调度中心通过远程终端单元RTU(4)向集散控制系统DCS(7)、储能系统(12)传输AGC调频指令；发电机电压电流测量装置(5)、储能系统电压电流测量装置(11)与远程终端单元RTU(4)建立连接，发电机电压电流测量装置(5)、储能系统电压电流测量装置(11)分别将发电机二次电压电流和储能系统二次电压电流接入远程终端单元RTU(4)，远程终端单元RTU(4)对电压电流进行采集计算，得出发电机功率及储能系统功率，远程终端单元RTU(4)将发电机功率和储能系统功率之和传输至调度中心。
2.根据权利要求1所述的一种发电厂储能参与机组AGC调频的协调控制系统，其特征在于，储能系统(12)为物理储能、化学储能或电磁储能，储能系统(12)能够从厂用电系统吸收电能，且能够发出电能至厂用电系统。
3.根据权利要求1所述的一种发电厂储能参与机组AGC调频的协调控制系统，其特征在于，储能系统(12)能够控制自身功率的流向，调节储能系统充放电的状态和速率。
4.根据权利要求1所述的一种发电厂储能参与机组AGC调频的协调控制系统，其特征在于，电压电流变送器(3)采集发电机二次电压电流并转为4-20mA信号。
5.根据权利要求1或2所述的一种发电厂储能参与机组AGC调频的协调控制系统，其特征在于，机组正常运行，储能系统正常运行时，储能系统接入机组厂用电系统并参与机组AGC调频，第一开关(101)、第二开关(201)和第三开关(202)在合位；储能系统参与机组AGC调频，调度中心经远程终端单元RTU(4)向集散控制系统DCS(7)、储能系统(12)发送AGC指令，集散控制系统DCS(7)向发电机(6)发送AGC负荷指令，发电机(6)增大或减小发电机功率，储能系统负荷指令为AGC指令与发电机发电功率之差，储能系统负荷指令为正，储能系统为放电状态，储能系统负荷指令为负，储能系统为充电状态；远程终端单元RTU(4)计算储能系统实时功率与发电机实时功率之和并传送至调度中心。
6.根据权利要求5所述的一种发电厂储能参与机组AGC调频的协调控制系统，其特征在于，当储能系统输出电能为0，储能系统SOC低于50％时，发电机(6)增大输出功率，增大功率不超过储能系统最大充电功率，储能系统进入充电状态，充电功率为发电机功率与AGC指令之差，直至SOC等于50％，发电机恢复至AGC指令所需发电功率，储能系统不再充电，等待下一次AGC指令的到来。
7.根据权利要求5所述的一种发电厂储能参与机组AGC调频的协调控制系统，其特征在于，当储能系统输出电能为0，储能系统SOC高于50％时，发电机(6)减小输出功率，减小功率不超过储能系统最大放电功率，储能系统进入放电状态，放电功率为AGC指令与发电机功率之差，直至SOC等于50％，发电机恢复至AGC指令所需发电功率，储能系统不再放电，等待下一次AGC指令的到来。
8.根据权利要求5所述的一种发电厂储能参与机组AGC调频的协调控制系统，其特征在于，机组正常运行，储能系统停运时，储能系统与厂用电系统断开，不参与机组AGC，第一开关(101)和第二开关(201)在合位，第三开关(202)在分位；机组参与AGC调频，调度中心经远程终端单元RTU(4)向集散控制系统DCS(7)发送AGC指令，集散控制系统DCS(7)向发电机(6)发送增减负荷指令，使发电机增减负荷始终保持与AGC增减负荷指令一致。
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