CN114172214B - 一种用于垃圾焚烧发电配套储能系统的调频控制方法 - Google Patents

一种用于垃圾焚烧发电配套储能系统的调频控制方法 Download PDF

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Abstract

一种用于垃圾焚烧发电配套储能系统的调频控制方法，步骤是：将垃圾焚烧发电机组配备垃圾焚烧发电配套储能系统，判断所述垃圾焚烧发电配套储能系统是否满足一次调频或AGC调频条件：若所述垃圾焚烧发电配套储能系统的荷电状态超出可用范围且所述垃圾焚烧发电机组无可用调频能力，进入调频闭锁状态；若处于可用范围或所述垃圾焚烧发电机组具有调频能力，则进入一次调频控制模式或AGC调频控制模式。本发明尽可能减少了垃圾焚烧发电机组调节次数及频率，降低机组损耗；当垃圾焚烧发电机组进行调频响应时，储能系统可根据自身能力校正响应偏差，提高了垃圾焚烧发电机组调频精度。

Description

一种用于垃圾焚烧发电配套储能系统的调频控制方法
技术领域
本发明涉及电力系统控制领域，具体涉及一种用于垃圾焚烧发电配套储能系统的调频控制方法。
背景技术
随着当今城市的快速发展，垃圾围城等生态破坏问题越来越受到人们的重视。但受垃圾分类不彻底、垃圾热值不稳定等因素影响，垃圾焚烧发电机组在发电过程中易出现出力不稳定等问题；同时，垃圾焚烧发电在发电原理上与火电机组相同，也具有响应速度慢、爬坡速率低等问题。在响应电力系统一次调频、AGC调频时还存在火电机组响应速度慢等问题，对本地供电的电能质量、供电可靠性造成了一定的威胁。
发明内容
本发明的目的提出一种用于垃圾焚烧发电配套储能系统的调频控制方法，在原有垃圾焚烧发电机组的基础上配套储能系统，利用储能系统响应速度快，充放电灵活的特点，与垃圾焚烧发电机组原有的调频能力配合，减少垃圾焚烧发电机组调频损耗，同时提高调频精度，相对比常规控制方法，更加实用和高效。
为实现上述目标，本发明提出了一种用于垃圾焚烧发电配套储能系统的调频控制方法，步骤是：
步骤1：将垃圾焚烧发电机组配备垃圾焚烧发电配套储能系统，所述垃圾焚烧发电机组和垃圾焚烧发电配套储能系统均连接垃圾发电厂厂内母线，所述垃圾焚烧发电配套储能系统通过通信线路与能量管理系统通信，所述能量管理系统通过通信线路与主网连接，所述垃圾焚烧发电配套储能系统包括储能变流器和储能电池组；垃圾焚烧发电配套储能系统通过接收由远动装置传送给能量管理系统的自动发电控制调度指令，实时获取所述垃圾焚烧发电并网点处的电网频率偏差(Δf)、所述垃圾焚烧发电配套储能系统的荷电状态(SOC)和所述垃圾焚烧发电机组可用调频能力，所述垃圾焚烧发电机组可用调频能力是指一次调频能力或AGC调频能力；
根据所述垃圾焚烧发电配套储能系统的荷电状态(SOC)、所述垃圾焚烧发电机组可用调频能力，判断所述垃圾焚烧发电配套储能系统是否满足一次调频或AGC调频条件：
若所述垃圾焚烧发电配套储能系统的荷电状态超出可用范围，即SOC<SOC下限或SOC>SOC上限，且所述垃圾焚烧发电机组无可用调频能力，所述垃圾焚烧发电配套储能系统进入调频闭锁状态；
若所述储能系统的荷电状态处于可用范围，即SOC下限<SOC<SOC上限，或所述垃圾焚烧发电机组具有调频能力，则根据所述电网频率偏差控制所述垃圾焚烧发电配套储能系统进入一次调频控制模式或AGC调频控制模式，进入步骤2；
若所述垃圾焚烧发电配套储能系统的荷电状态超出可用范围，即SOC<SOC下限或SOC>SOC上限，且所述垃圾焚烧发电机组无可用调频能力，进入步骤4；
步骤2：所述垃圾焚烧发电配套储能系统进行一次调频响应或AGC调频响应时，AGC调频指令优先响应，执行AGC调频时，一次调频模式闭锁；
根据电网频率偏差Δf或AGC调频指令，计算所述垃圾焚烧发电配套储能系统需要增加的有功功率ΔPT，其中ΔPT>0为增加出力，ΔPT<0为降低出力；
步骤3：若所述垃圾焚烧发电配套储能系统需要增加的有功功率绝对值小于等于垃圾焚烧发电配套储能系统额定功率，即|ΔPT|≤P储能 e，利用垃圾焚烧发电配套储能系统进行一次调频响应或AGC调频响应；
若所述垃圾焚烧发电配套储能系统需要增加的有功功率绝对值大于储能系统额定功率，即|ΔPT|>P储能 e，利用所述垃圾焚烧发电机组进行一次调频响应或AGC调频响应，响应偏差由垃圾焚烧发电配套储能系统校正，当校正功率超出垃圾焚烧发电配套储能系统额定出力时，垃圾焚烧发电配套储能系统按照额定功率进行校正；
步骤4：利用所述垃圾焚烧发电机组进行一次调频响应或AGC调频响应，当响应偏差有助于改善储能系统荷电状态时，由储能系统校正响应偏差；当响应偏差不利于改善储能系统荷电状态时，忽略响应偏差。
进一步，步骤4中所述的响应偏差是指垃圾发电机组实际出力与目标出力的差值，差值为正表示过度响应，差值为负表示响应不足。
进一步，所述的响应偏差有助于改善储能系统荷电状态，是指当储能系统荷电状态处于下限时，响应偏差为正，需要利用储能系统充电校正，减小偏差；或储能系统荷电状态处于上限时，响应偏差为负，需要利用储能系统放电校正，补足偏差。
进一步，当储能系统校正响应偏差时，若校正功率超出储能系统额定功率时，储能系统按照额定功率进行校正。
进一步，步骤1中电网频率偏差是指所述并网点频率与额定频率的差值。
本发明的有益效果是：本发明通过判断系统频率响应时实际需要增加的有功功率绝对值与储能系统额定输出功率对比，(即|ΔPT|≤P储能 e)，分配储能系统及垃圾焚烧发电机组响应输出，尽可能减少了垃圾焚烧发电机组调节次数及频率，降低机组损耗；当垃圾焚烧发电机组进行调频响应时，储能系统可根据自身能力校正响应偏差，提高了垃圾焚烧发电机组调频精度。
附图说明
图1是本发明的系统图；
图2是本发明的控制流程图；
图3是垃圾焚烧发电配套储能系统调频仿真效果图；
图4是垃圾焚烧发电机组调频仿真效果图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明涉及的用于垃圾焚烧发电配套储能系统的调频控制方法，步骤如下：
步骤1：将垃圾焚烧发电机组配备垃圾焚烧发电配套储能系统，其间通过厂内母线连接，所述垃圾焚烧发电配套储能系统包括储能变流器和储能电池组；所述垃圾焚烧发电配套储能系统通过通信线路与能量管理系统通信，所述能量管理系统通过通信线路与主网连接，所述垃圾焚烧发电配套储能系统包括储能变流器和储能电池组；垃圾焚烧发电配套储能系统通过接收由远动装置传送给能量管理系统的接收自动发电控制调度指令，实时获取所述垃圾焚烧发电并网点处的电网频率偏差Δf、所述垃圾焚烧发电配套储能系统的荷电状态(SOC)和所述垃圾焚烧发电机组可用调频能力，所述垃圾焚烧发电机组可用调频能力是指一次调频能力或AGC调频能力；电网频率偏差Δf是指所述并网点频率与额定频率(50Hz)的差值；
根据所述垃圾焚烧发电配套储能系统的荷电状态(SOC)、所述垃圾焚烧发电机组可用调频能力，判断所述垃圾焚烧发电配套储能系统是否满足一次调频或AGC调频条件：
若所述垃圾焚烧发电配套储能系统的荷电状态超出可用范围，即SOC<SOC下限或SOC>SOC上限，且所述垃圾焚烧发电机组无可用调频能力，所述垃圾焚烧发电配套储能系统进入调频闭锁状态；
若所述储能系统的荷电状态处于可用范围，即SOC下限<SOC<SOC上限，或所述垃圾焚烧发电机组具有调频能力，则根据所述电网频率偏差控制所述垃圾焚烧发电配套储能系统进入一次调频控制模式或AGC调频控制模式，进入步骤2；
若所述垃圾焚烧发电配套储能系统的荷电状态超出可用范围，即SOC<SOC下限或SOC>SOC上限，且所述垃圾焚烧发电机组无可用调频能力，进入步骤4；
步骤2：所述垃圾焚烧发电配套储能系统进行一次调频响应或AGC调频响应时，AGC调频指令优先响应，执行AGC调频时，一次调频模式闭锁；
根据电网频率偏差Δf或AGC调频指令，计算所述垃圾焚烧发电配套储能系统需要增加的有功功率ΔPT，其中ΔPT>0为增加出力，ΔPT<0为降低出力；
步骤3：若所述垃圾焚烧发电配套储能系统需要增加的有功功率绝对值小于等于垃圾焚烧发电配套储能系统额定功率，即|ΔPT|≤P储能 e，利用垃圾焚烧发电配套储能系统进行一次调频响应或AGC调频响应；
若所述垃圾焚烧发电配套储能系统需要增加的有功功率绝对值大于储能系统额定功率，即|ΔPT|>P储能 e，利用所述垃圾焚烧发电机组进行一次调频响应或AGC调频响应，响应偏差由垃圾焚烧发电配套储能系统校正，当校正功率超出垃圾焚烧发电配套储能系统额定出力时，垃圾焚烧发电配套储能系统按照额定功率进行校正；
步骤4：利用所述垃圾焚烧发电机组进行一次调频响应或AGC调频响应，当响应偏差有助于改善储能系统荷电状态时，由储能系统校正响应偏差；当响应偏差不利于改善储能系统荷电状态时，忽略响应偏差。
所述的响应偏差是指垃圾发电机组实际出力与目标出力的差值，差值为正表示过度响应，差值为负表示响应不足。
所述的响应偏差有助于改善储能系统荷电状态，是指当储能系统荷电状态处于下限时，响应偏差为正，需要利用储能系统充电校正，减小偏差；或储能系统荷电状态处于上限时，响应偏差为负，需要利用储能系统放电校正，补足偏差。
当储能系统校正响应偏差时，若校正功率超出储能系统额定功率时，储能系统按照额定功率进行校正。
仿真模型中，垃圾发电机组额定功率为10MW；配套储能系统额定功率为1MW，SOC可用范围为0～100％。
图3为一段时间内垃圾焚烧发电配套储能系统调频仿真效果图，系统根据电网频率偏差(Δf)，计算所述垃圾焚烧发电配套储能系统需要增加的有功功率(ΔPt)，其中ΔPt>0为增加出力，ΔPt<0为降低出力；
所述垃圾焚烧发电配套储能系统荷电状态处于可用状态(SOC下限≤SOC≤SOC上限)，且所述垃圾焚烧发电配套储能系统需要增加的有功功率绝对值大部分时间小于等于垃圾焚烧发电配套储能系统额定功率(|ΔPT|≤P储能 e)，利用垃圾焚烧发电配套储能系统进行一次调频响应或AGC调频响应；
此时垃圾焚烧发电机组按照计划曲线发电；
在第5个仿真时刻和第10个仿真时刻，系统需要增加的有功功率绝对值大部分时间大于垃圾焚烧发电配套储能系统额定功率(|ΔPt|>P储能 e)，此时利用垃圾焚烧发电机组进行调频响应，储能系统进行响应校正，此时校正功率超过储能系统额定功率，储能系统按照额定功率输出校正。
如果去掉储能系统由垃圾焚烧发电系统单独进行调频响应，计及垃圾焚烧发电系统出力波动导致的误差和响应误差，调频仿真效果如图4所示。
调频误差对比如下表所示。其中，储能系统的调频误差主要由于受到储能系统额定功率限制。
由此可见，由垃圾焚烧发电机组独自进行调频响应，机组需要进行频繁调节，且调频误差受垃圾焚烧发电出力波动影响，导致误差较大，调频精度较低。
以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于垃圾焚烧发电配套储能系统的调频控制方法，其特征是，步骤是：
步骤1)将垃圾焚烧发电机组配备垃圾焚烧发电配套储能系统，所述垃圾焚烧发电机组和垃圾焚烧发电配套储能系统均连接垃圾发电厂厂内母线，所述垃圾焚烧发电配套储能系统通过通信线路与能量管理系统通信，所述能量管理系统通过通信线路与主网连接，所述垃圾焚烧发电配套储能系统包括储能变流器和储能电池组；垃圾焚烧发电配套储能系统通过接收由远动装置传送给能量管理系统的自动发电控制调度指令，实时获取所述垃圾焚烧发电并网点处的电网频率偏差Δf、所述垃圾焚烧发电配套储能系统的荷电状态和所述垃圾焚烧发电机组可用调频能力，所述垃圾焚烧发电机组可用调频能力是指一次调频能力或AGC调频能力；
根据所述垃圾焚烧发电配套储能系统的荷电状态、所述垃圾焚烧发电机组可用调频能力，判断所述垃圾焚烧发电配套储能系统是否满足一次调频或AGC调频条件：
若所述垃圾焚烧发电配套储能系统的荷电状态超出可用范围，即SOC<SOC下限或SOC>SOC上限，且所述垃圾焚烧发电机组无可用调频能力，所述垃圾焚烧发电配套储能系统进入调频闭锁状态；
若所述储能系统的荷电状态处于可用范围，即SOC下限<SOC<SOC上限，或所述垃圾焚烧发电机组具有调频能力，则根据所述电网频率偏差控制所述垃圾焚烧发电配套储能系统进入一次调频控制模式或AGC调频控制模式，进入步骤2；
若所述垃圾焚烧发电配套储能系统的荷电状态超出可用范围，即SOC<SOC下限或SOC>SOC上限，且所述垃圾焚烧发电机组无可用调频能力，进入步骤4；
步骤2)所述垃圾焚烧发电配套储能系统进行一次调频响应或AGC调频响应时，AGC调频指令优先响应，执行AGC调频时，一次调频模式闭锁；
根据电网频率偏差Δf或AGC调频指令，计算所述垃圾焚烧发电配套储能系统需要增加的有功功率ΔPT，其中ΔPT>0为增加出力，ΔPT<0为降低出力；
步骤3)若所述垃圾焚烧发电配套储能系统需要增加的有功功率绝对值小于等于垃圾焚烧发电配套储能系统额定功率，即|ΔPT|≤P储能 e，利用垃圾焚烧发电配套储能系统进行一次调频响应或AGC调频响应；
若所述垃圾焚烧发电配套储能系统需要增加的有功功率绝对值大于储能系统额定功率，即|ΔPT|>P储能 e，利用所述垃圾焚烧发电机组进行一次调频响应或AGC调频响应，响应偏差由垃圾焚烧发电配套储能系统校正，当校正功率超出垃圾焚烧发电配套储能系统额定出力时，垃圾焚烧发电配套储能系统按照额定功率进行校正；
步骤4)利用所述垃圾焚烧发电机组进行一次调频响应或AGC调频响应，当响应偏差有助于改善储能系统荷电状态时，由储能系统校正响应偏差；当响应偏差不利于改善储能系统荷电状态时，忽略响应偏差。
2.根据权利要求1所述的一种用于垃圾焚烧发电配套储能系统的调频控制方法，其特征是，步骤4)中所述的响应偏差是指垃圾发电机组实际出力与目标出力的差值，差值为正表示过度响应，差值为负表示响应不足。
3.根据权利要求1所述的一种用于垃圾焚烧发电配套储能系统的调频控制方法，其特征是，步骤4)中所述的响应偏差有助于改善储能系统荷电状态，是指当储能系统荷电状态处于下限时，响应偏差为正，需要利用储能系统充电校正，减小偏差；或储能系统荷电状态处于上限时，响应偏差为负，需要利用储能系统放电校正，补足偏差。
4.根据权利要求1所述的一种用于垃圾焚烧发电配套储能系统的调频控制方法，其特征是，步骤4)中当储能系统校正响应偏差时，若校正功率超出储能系统额定功率时，储能系统按照额定功率进行校正。
5.根据权利要求1所述的一种用于垃圾焚烧发电配套储能系统的调频控制方法，其特征是，步骤1)中电网频率偏差是指所述并网点频率与额定频率的差值。
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