CN113964851A - 一种储能参与火电机组一次调频的智能控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种储能参与火电机组一次调频的智能控制系统,包括厂用电单元、储能单元和发电机单元;其中,储能单元通过储能单元出口断路器连接至厂用电单元;厂用电单元经高厂变高压侧与发电机单元相连;储能单元中的储能系统电压电流互感器和发电机单元中的发电机电压电流互感器与相量测量装置PMU相连,PMU采集发电机和储能系统电压电流并计算功率,将发电机和储能系统功率之和传送至调度。当储能系统辅助火电机组进行一次调频时,本发明能够让储能系统SOC始终保持在50%左右,大大提高了储能系统参与火电机组一次调频的时间,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

一种储能参与火电机组一次调频的智能控制系统
技术领域
本发明属于火力发电技术领域,具体涉及一种储能参与火电机组一次调频的智能控制系统。
背景技术
国内的火力发电厂,因受供电煤质波动、风粉系统在线测量精度不高等客观因素的影响,在较快升降负荷速率时,控制系统难以保证机组的参数稳定,同时加剧了机组的煤耗与磨损。目前采用的高压调门节流技术以及多变量协同优化系统,虽然可以在大幅提升机组快速调节能力的同时兼顾机组的运行稳定性及长期的节能收益,但是机组实际负荷变化与电网一次调频考核要求的理想负荷变化曲线之间仍存在一定的差距,因此有必要通过其他手段来补充机组负荷响应的不足。
现有技术中,一般利用储能电池参与到火力发电厂一次调频控制中,但储能电池仅仅辅助机组进行一次调频,根据一次调频定值和发电机实时功率调整自身充放电功率,提高火电厂一次调频的效果。但发电机和储能系统没有建立双向通讯,发电机无法配合储能系统进行智能控制,若储能系统SOC为0或100%时,储能电池将无法继续参与火电机组一次调频,从而降低储能系统辅助火电机组一次调频的性能,影响机组一次调频考核结果及电厂收益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种储能参与火电机组一次调频的智能控制系统,机组和储能系统建立双向通讯联系,储能系统辅助火电机组进行一次调频,提高火电机组一次调频性能,同时火电机组和储能系统之间可以智能进行协调配合,当储能系统辅助火电机组进行一次调频时,让储能系统SOC始终保持在50%左右,大大提高了储能系统参与火电机组一次调频的时间,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。
为达到上述目的,本发明采用如下的技术方案来实现:
一种储能参与火电机组一次调频的智能控制系统,包括厂用电单元、储能单元和发电机单元;其中,
储能单元通过储能单元出口断路器连接至厂用电单元;厂用电单元经高厂变高压侧与发电机单元相连;储能单元中的储能系统电压电流互感器和发电机单元中的发电机电压电流互感器与相量测量装置PMU相连,PMU采集发电机和储能系统电压电流并计算功率,将发电机和储能系统功率之和传送至调度。
本发明进一步的改进在于,厂用电单元包括高厂变、6kV厂用母线1B段和高厂变低压侧1B段断路器,高厂变通过高厂变低压侧1B段断路器连接至6kV厂用母线1B段。
本发明进一步的改进在于,储能单元包括储能单元出口断路器、储能系统电压电流互感器、储能降压变、储能变流器PCS、储能设备和储能控制系统,储能设备依次通过储能变流器PCS、储能降压变、储能系统电压电流互感器和储能单元出口断路器连接至厂用电单元的6kV厂用母线1B段,储能系统电压电流互感器将储能二次电压电流送入储能控制系统,储能控制系统和储能设备建立通讯联系,储能设备向储能控制系统传输储能设备剩余电量SOC,储能控制系统和储能变流器PCS建立通讯联系,储能控制系统向储能变流器PCS发送功率指令,控制储能设备的充电或放电功率。
本发明进一步的改进在于,发电机单元包括发电机电压电流互感器、发电机变送器、集散控制系统DCS和发电机,发电机经发电机电压电流互感器连接至主变和高厂变,发电机电压电流互感器将发电机二次电压电流送入发电机变送器,发电机变送器采集发电机二次电压电流并转为4-20mA信号送入集散控制系统DCS,集散控制系统DCS根据需求向发电机发送功率指令,发电机改变输出功率。
本发明进一步的改进在于,集散控制系统DCS和储能控制系统建立双向通讯联系,集散控制系统DCS向储能控制系统传输发电机功率,储能控制系统向集散控制系统DCS传输储能SOC信息和储能系统功率。
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,储能系统辅助发电机组进行一次调频,高厂变低压侧1B段断路器、储能单元出口断路器闭合;储能系统辅助发电机组进行一次调频,当电网频率超过一次调频死区范围|±0.033|,DCS按照定值向发电机发出一次调频功率指令,发电机根据功率指令增加或减少发电机功率,储能控制系统向储能变流器PCS发出储能系统一次调频功率指令,储能系统一次调频功率指令为发电机一次调频功率定值和发电机实时功率之差,根据储能系统一次调频功率指令调节储能系统充放电功率。当储能系统辅助一次调频完成,储能系统SOC低于50%时,储能控制系统向集散控制系统DCS发出增大功率指令,发电机增大输出功率,发电机增大功率小于储能系统最大充电功率,储能系统进入充电模式,直至SOC等于50%,发电机恢复至一次调频定值功率;当储能系统辅助一次调频完成,储能系统SOC高于50%时,储能控制系统向集散控制系统DCS发出减小功率指令,发电机减小输出功率,发电机减小功率小于储能系统最大放电功率,储能系统进入放电模式,直至SOC等于50%,发电机恢复至一次调频定值功率。
与现有技术相比,本发明至少具有以下有益的技术效果:
现有储能辅助机组一次调频系统,机组DCS和储能控制系统之间并没有建立双向通信联系,无法进行相互协调配合,储能系统参与机组一次调频时,储能系统可以实时配合发电机调节充放电功率,但发电机无法配合储能系统使其剩余电量保持在一个较好的水平。本发明提供的一种储能参与火电机组一次调频的智能控制系统,储能系统和机组DCS建立通双向讯联系,可使储能系统与发电机组互相配合,既满足火电厂一次调频需求,又能使储能系统SOC长期保持在50%左右,大大提高储能系统参与火电机组一次调频的时间,更好地满足考核指标要求,减少/免除一次调频考核,提升发电企业经济效益。
附图说明
图1为本发明结构原理图。
图2为储能参与火电机组一次调频系统运行示意图。
图3为储能系统停运时机组运行示意图。
附图标记说明:
1—厂用电单元;2—储能单元;3—发电机单元;1-1—高厂变;1-2—6kV厂用母线1B段;1-3—高厂变低压侧1B段断路器;2-1—储能单元出口断路器;2-2—储能系统电压电流互感器;2-3—储能降压变;2-4—储能变流器PCS;2-5—储能设备;2-6—储能控制系统;3-1—发电机电压电流互感器;3-2—发电机变送器;3-3—集散控制系统DCS;3-4—发电机。
具体实施方式
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示,本发明提供的一种储能参与火电机组一次调频的智能控制系统,包括厂用电单元1、储能单元2和发电机单元3;其中,所述储能单元2通过储能单元出口断路器2-1连接至厂用电单元1;所述厂用电单元1经高厂变1-1高压侧与发电机单元3相连;所述储能单元2中的储能系统电压电流互感器2-2和发电机单元3中的发电机电压电流互感器3-1与相量测量装置PMU相连,PMU采集发电机和储能系统电压电流并计算功率,将发电机和储能系统功率之和传送至调度。
厂用电单元1包括高厂变1-1、6kV厂用母线1B段1-2和高厂变低压侧1B段断路器1-3,高厂变1-1通过高厂变低压侧1B段断路器1-3连接至6kV厂用母线1B段1-2。
储能单元2包括储能单元出口断路器2-1、储能系统电压电流互感器2-2、储能降压变2-3、储能变流器PCS2-4、储能设备2-5、储能控制系统2-6,储能设备2-5依次通过储能变流器PCS2-4、储能降压变2-3、储能系统电压电流互感器2-2和储能单元出口断路器2-1连接至厂用电单元1的6kV厂用母线1B段1-2,储能系统电压电流互感器2-2将储能二次电压电流送入储能控制系统2-6,储能控制系统2-6和储能设备2-5建立通讯联系,储能设备2-5向储能控制系统2-6传输储能设备剩余电量SOC,储能控制系统2-6和储能变流器PCS2-4建立通讯联系,储能控制系统2-6向储能变流器PCS2-4发送功率指令,控制储能设备2-5的充电或放电功率。
发电机单元3包括发电机电压电流互感器3-1、发电机变送器3-2、集散控制系统DCS3-3和发电机3-4,发电机3-4经发电机电压电流互感器3-1连接至主变和高厂变1-1,发电机电压电流互感器3-1将发电机二次电压电流送入发电机变送器3-2,发电机变送器3-2采集发电机二次电压电流并转为4-20mA信号送入集散控制系统DCS3-3,集散控制系统DCS3-3根据需求向发电机3-4发送功率指令,发电机3-4改变输出功率。
集散控制系统DCS3-3和储能控制系统2-6建立双向通讯联系,集散控制系统DCS3-3向储能控制系统2-6传输发电机功率,储能控制系统2-6向集散控制系统DCS3-3传输储能SOC信息。
本发明的工作原理如下:
如图2所示,机组正常运行,储能系统正常运行,储能系统辅助发电机组进行一次调频,高厂变低压侧1B段断路器1-3、储能单元出口断路器2-1闭合;储能系统辅助发电机组进行一次调频,当电网频率超过一次调频死区范围|±0.033|,集散控制系统DCS3-3按照定值向发电机3-4发出一次调频功率指令,发电机3-4根据功率指令增加或减少发电机功率,储能控制系统2-6向储能变流器PCS2-4发出储能系统一次调频功率指令,储能系统一次调频功率指令为发电机一次调频功率定值和发电机实时功率之差,根据储能系统一次调频功率指令调节储能系统充放电功率。当储能系统辅助一次调频完成,储能系统SOC低于50%时,储能控制系统向集散控制系统DCS3-3发出增大功率指令,发电机3-4增大输出功率,发电机增大功率小于储能系统最大充电功率,储能系统进入充电模式,直至SOC等于50%,发电机3-4恢复至一次调频定值功率;当储能系统辅助一次调频完成,储能系统SOC高于50%时,储能控制系统向集散控制系统DCS3-3发出减小功率指令,发电机3-4减小输出功率,发电机减小功率小于储能系统最大放电功率,储能系统进入放电模式,直至SOC等于50%,发电机3-4恢复至一次调频定值功率。
如图3所示,机组正常运行,储能系统检修停运,发电机组自行进行一次调频,高厂变低压侧1B段断路器1-3闭合;储能单元出口断路器2-1断开。当电网频率超过一次调频死区范围|±0.033|,集散控制系统DCS3-3按照定值向发电机3-4发出一次调频功率指令,发电机3-4根据功率指令增加或减少发电机功率。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种储能参与火电机组一次调频的智能控制系统,其特征在于,包括厂用电单元(1)、储能单元(2)和发电机单元(3);其中,
所述储能单元(2)通过储能单元出口断路器(2-1)连接至厂用电单元(1);所述厂用电单元(1)经高厂变(1-1)高压侧与发电机单元(3)相连;所述储能单元(2)中的储能系统电压电流互感器(2-2)和发电机单元(3)中的发电机电压电流互感器(3-1)与相量测量装置PMU相连,PMU采集发电机和储能系统电压电流并计算功率,将发电机和储能系统功率之和传送至调度。
2.根据权利要求1所述的一种储能参与火电机组一次调频的智能控制系统,其特征在于,所述厂用电单元(1)包括高厂变(1-1)、6kV厂用母线1B段(1-2)和高厂变低压侧1B段断路器(1-3),高厂变(1-1)通过高厂变低压侧1B段断路器(1-3)连接至6kV厂用母线1B段(1-2)。
3.根据权利要求2所述的一种储能参与火电机组一次调频的智能控制系统,其特征在于,所述储能单元(2)包括储能单元出口断路器(2-1)、储能系统电压电流互感器(2-2)、储能降压变(2-3)、储能变流器PCS(2-4)、储能设备(2-5)和储能控制系统(2-6),储能设备(2-5)依次通过储能变流器PCS(2-4)、储能降压变(2-3)、储能系统电压电流互感器(2-2)和储能单元出口断路器(2-1)连接至厂用电单元(1)的6kV厂用母线1B段(1-2),储能系统电压电流互感器(2-2)将储能二次电压电流送入储能控制系统(2-6),储能控制系统(2-6)和储能设备(2-5)建立通讯联系,储能设备(2-5)向储能控制系统(2-6)传输储能设备剩余电量SOC,储能控制系统(2-6)和储能变流器PCS(2-4)建立通讯联系,储能控制系统(2-6)向储能变流器PCS(2-4)发送功率指令,控制储能设备(2-5)的充电或放电功率。
4.根据权利要求3所述的一种储能参与火电机组一次调频的智能控制系统,其特征在于,所述发电机单元(3)包括发电机电压电流互感器(3-1)、发电机变送器(3-2)、集散控制系统DCS(3-3)和发电机(3-4),发电机(3-4)经发电机电压电流互感器(3-1)连接至主变和高厂变(1-1),发电机电压电流互感器(3-1)将发电机二次电压电流送入发电机变送器(3-2),发电机变送器(3-2)采集发电机二次电压电流并转为电流信号送入集散控制系统DCS(3-3),储能变流器DCS(3-3)根据需求向发电机(3-4)发送功率指令,发电机(3-4)改变输出功率。
5.根据权利要求4所述的一种储能参与火电机组一次调频的智能控制系统,其特征在于,电流信号为4-20mA信号。
6.根据权利要求4所述的一种储能参与火电机组一次调频的智能控制系统,其特征在于,集散控制系统DCS(3-3)和储能控制系统(2-6)建立双向通讯联系,集散控制系统DCS(3-3)向储能控制系统(2-6)传输发电机功率,储能控制系统(2-6)向集散控制系统DCS(3-3)传输储能SOC信息。
7.根据权利要求4所述的一种储能参与火电机组一次调频的智能控制系统,其特征在于,机组正常运行,储能系统正常运行,储能系统辅助发电机组进行一次调频,高厂变低压侧1B段断路器(1-3)、储能单元出口断路器(2-1)闭合;储能系统辅助发电机组进行一次调频,当电网频率超过一次调频死区范围|±0.033|,集散控制系统DCS(3-3)按照定值向发电机(3-4)发出一次调频功率指令,发电机(3-4)根据功率指令增加或减少发电机功率,储能控制系统(2-6)向储能变流器PCS(2-4)发出储能系统一次调频功率指令,储能系统一次调频功率指令为发电机一次调频功率定值和发电机实时功率之差,根据储能系统一次调频功率指令调节储能系统充放电功率。
8.根据权利要求7所述的一种储能参与火电机组一次调频的智能控制系统,其特征在于,当储能系统辅助一次调频完成,储能系统SOC低于50%时,储能控制系统向集散控制系统DCS(3-3)发出增大功率指令,发电机(3-4)增大输出功率,发电机增大功率小于储能系统最大充电功率,储能系统进入充电模式,直至SOC等于50%,发电机(3-4)恢复至一次调频定值功率;当储能系统辅助一次调频完成,储能系统SOC高于50%时,储能控制系统向集散控制系统DCS(3-3)发出减小功率指令,发电机(3-4)减小输出功率,发电机减小功率小于储能系统最大放电功率,储能系统进入放电模式,直至SOC等于50%,发电机(3-4)恢复至一次调频定值功率。
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