CN115622085A

CN115622085A - 基于机组储能容量的经济调频方法、装置、设备及介质

Info

Publication number: CN115622085A
Application number: CN202211455315.6A
Authority: CN
Inventors: 姜德昊; 李会军; 张景旭; 马占峰; 牛寅亮; 潘乐宏; 俞杰; 杨大锚; 袁丽丽; 高亚丽; 杨沛豪; 王小辉; 庞顺
Original assignee: Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd; Huaneng Tongchuan Zhaojin Coal Power Co Ltd
Current assignee: Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd; Huaneng Tongchuan Zhaojin Coal Power Co Ltd
Priority date: 2022-11-21
Filing date: 2022-11-21
Publication date: 2023-01-17
Anticipated expiration: 2042-11-21
Also published as: CN115622085B

Abstract

本公开提供一种基于机组储能容量的经济调频方法、装置、设备及介质，用以解决相关技术中限制机组出力的同时也严重影响锅炉的安全运行的问题，所述方法包括：当机组储能的容量满足预设条件时，根据电网负荷目标调节锅炉的燃料量；实时获取电机的电机负荷，并确定所述电机负荷与所述电网负荷目标的差值；利用所述机组储能补偿所述电机负荷，以使所述差值处于差值阈值。

Description

基于机组储能容量的经济调频方法、装置、设备及介质

技术领域

本公开涉及能源控制技术领域，特别涉及一种基于机组储能容量的经济调频方法、装置、设备及介质。

背景技术

目前燃煤机组的控制方式，一般都是通过汽机主控维持机组负荷与给定负荷一致，锅炉主控主要维持机前压力稳定，在此基础上通过协调控制系统进一步提高响应速度和参数稳定性。这种方式的优点是充分利用了锅炉蓄热量，使机组能较快地跟踪外界负荷的变化。但由于制粉与锅炉的固有大惯性和大延迟，快速调节过程需要透支锅炉的蓄热，从而导致锅炉的主汽压、壁温等存在较大的波动。这种波动随机组升降负荷速率的提高而增大，限制机组出力的同时也严重影响锅炉的安全运行。

发明内容

本发明提供一种基于机组储能容量的经济调频方法、装置、设备及介质，用以解决相关技术中限制机组出力的同时也严重影响锅炉的安全运行的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种基于机组储能容量的经济调频方法，包括：

当机组储能的容量满足预设条件时，根据电网负荷目标调节锅炉的燃料量；

实时获取电机的电机负荷，并确定电机负荷与电网负荷目标的差值；

利用机组储能补偿电机负荷，以使差值处于差值阈值。

在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的方法中，当机组储能的容量满足预设条件时，根据电网负荷目标调节锅炉的燃料量，包括：

实时获取锅炉的主蒸汽蒸发量和主汽压力；

基于主蒸汽蒸发量和主汽压力调节调汽门开度，以维持主汽压力稳定。

当机组储能的容量不满足预设条件时，基于锅炉的参数调节锅炉的燃料量。

在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的方法中，基于锅炉的参数调节锅炉的燃料量，包括：

在锅炉的参数符合预设的安全参数阈值时，根据电网负荷目标调节锅炉的燃料量。

第二方面，本发明实施例提供一种基于机组储能容量的经济调频装置，包括：

调节单元，用于当机组储能的容量满足预设条件时，根据电网负荷目标调节锅炉的燃料量；

确定单元，用于实时获取电机的电机负荷，并确定电机负荷与电网负荷目标的差值；

处理单元，用于利用机组储能补偿电机负荷，以使差值处于差值阈值。

在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的装置中，调节单元具体用于：

实时获取锅炉的主蒸汽蒸发量和主汽压力；

第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在存储器中的计算机程序指令，当计算机程序指令被处理器执行时实现本发明实施例第一方面提供的方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，当计算机程序指令被处理器执行时实现本发明实施例第一方面提供的方法。

本发明实施例提供的基于机组储能容量的经济调频方法包括：

当机组储能的容量满足预设条件时，根据电网负荷目标调节锅炉的燃料量，然后实时获取电机的电机负荷，并确定电机负荷与电网负荷目标的差值，最后利用机组储能补偿电机负荷，以使差值处于差值阈值。与相关技术相比，解决了限制机组出力的同时也严重影响锅炉的安全运行的问题，由于外置的机组储能具有优异的可控性能，可以使得机组获得很好调频性能，获取调频补偿收益，同时兼顾安全性和经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于机组储能容量的经济调频方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基于机组储能容量的经济调频装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种基于机组储能容量的经济调频方法的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

下面对文中出现的一些词语进行解释：

1、本发明实施例中术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

2、本发明实施例中术语“AGC”，指自动增益控制（Automatic Gain Control，AGC），是指当直放站工作于最大增益且输出为最大功率时，增加输入信号电平，提高直放站对输出信号电平控制的能力。

3、本发明实施例中术语“DCS”，一般指分散控制系统（集散控制系统）。分散控制系统是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。集散控制系统简称DCS，也可直译为“分散控制系统”或“分布式计算机控制系统”。

本发明实施例描述的应用场景是为了更加清楚的说明本发明实施例的技术方案，并不构成对于本发明实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着新应用场景的出现，本发明实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。其中，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

目前燃煤机组的控制方式，一般都是“炉跟机”为基础的协调控制方式，即汽机主控主要维持机组负荷与给定一致，锅炉主控主要维持机前压力稳定，在此基础上通过协调控制系统进一步提高响应速度和参数稳定性。这种方式的优点是充分利用了锅炉蓄热量，使机组能较快地跟踪外界负荷的变化。但由于制粉与锅炉的固有大惯性和大延迟，快速调节过程需要透支锅炉的蓄热，从而导致锅炉的主汽压、壁温等存在较大的波动。这种波动随机组升降负荷速率的提高而增大，从而对锅炉的安全运行带来挑战，这也是实际机组限制出力变化速率的主要原因。

而“机跟炉”控制方式是汽机跟踪方式，锅炉主控根据电网负荷的要求，直接控制燃料量。随着锅炉输入热量的加大或减小，主蒸汽蒸发量和主汽压力会发生变化，此时汽轮机将自动改变调汽门开度以维持主蒸汽流量与蒸发量的平衡，实现主汽压力的稳定，进而实现负荷的调整。在这种控制方式中，由于主汽压力是用响应速度快的主蒸汽调门来保持的，所以主汽压稳定性非常高，该运行方式一般都是在设备出现一定的风险或故障条件下切换运行的，虽然其升降负荷的快速性严重不足，但其对锅炉的安全运行是非常有利的。

由于机跟炉运行方式没有充分利用锅炉的蓄热量，而燃料量的改变到主汽压力的变化有很长一段延时时间，所以机组对出力设定值改变的影响将会很缓慢，单独使用是无法满足电网调频需求的。

为此，提出外储能基础上的机跟炉运行方式，采用外置储能系统，利用储能系统在短时间内的响应快速性和机跟炉运行方式的参数稳定性。如图1所示，本公开实施例的一种基于机组储能容量的经济调频方法，包括：

步骤S101，当机组储能的容量满足预设条件时，根据电网负荷目标调节锅炉的燃料量。

具体实施时，根据机组储能容量和机组额定容量作比较，在机组储能容量小于一定比例的机组额定容量即为符合预设条件，例如当配置储能系统功率容量＜2%机组额定容量。

在一种实施例中，机组储能的容量满足预设条件时，则根据电网负荷目标调节锅炉的燃料量。并且在调节中，还实时获取锅炉的主蒸汽蒸发量和主汽压力，并基于主蒸汽蒸发量和主汽压力调节调汽门开度，以维持主汽压力稳定。

具体来说，当配置储能系统功率容量＜2%机组额定容量时，锅炉主控根据电网负荷的要求，直接控制燃料量。随着锅炉输入热量的加大或减小，主蒸汽蒸发量和压力会发生变化，此时汽轮机将自动改变调汽门开度以维持主蒸汽流量与蒸发量的平衡，实现主汽压力的稳定，进而实现负荷的调整。利用外置的机组储能系统来补偿机组出力与电网的调频需求之间的动态和稳态偏差，从而满足电网的调频需求。由于机组储能优异的可控性能，可以使得机组获得很好调频性能，获取调频补偿收益，同时兼顾安全性和经济性。

在另一种实施例中，机组储能的容量不满足预设条件时，则基于锅炉的参数调节锅炉的燃料量，并在锅炉的参数符合预设的安全参数阈值时，根据电网负荷目标调节锅炉的燃料量。

具体来说，当配置机组储能系统功率容量≥2%机组额定容量时，对于正常模式下频率高、幅度大的AGC调频指令，储能系统适当参与负荷响应过程，一方面优化AGC考核指标，一方面缓解锅炉压力，提高机组稳定性和安全性。适当降低现有机组的升降负荷速率，由储能系统承担部分负荷升降需求，两者共同满足电网的AGC调频需求。

此实施例中，机组分散控制系统DCS侧变负荷速率的设置与机组稳定性和安全性有关，实时监测机组主汽温、主汽压、壁温等相关安全参数，若参数稳定且处于安全范围，则DCS侧变负荷速率可适当放大，主要由机组出力响应调频，甚至也可在负荷响应过程中设置比要求变负荷速率更大的速率对超级电容进行预充电或预放电；反之，若参数波动较大或即将超出安全范围，则减小DCS侧变负荷速率，由机组储能系统贡献主要出力。

步骤S102，实时获取电机的电机负荷，并确定电机负荷与电网负荷目标的差值。

具体实施时，实时获取电机负荷，然后确定电机负荷与电网负荷目标的差值，用于后续调节。

步骤S103，利用机组储能补偿电机负荷，以使差值处于差值阈值。

具体实施时，机组储能根据差值与自身容量，最大程度的补偿电机负荷，以使电机负荷接近或达到电网负荷目标。

在机组储能容量的选择中，储能系统对锅炉安全性的贡献与其容量正相关，储能容量越大越好，但是会带来投资的增加。故最优选择为机组储能容量接近2%机组额定容量时。

如图2所示，本发明实施例提供一种基于机组储能容量的经济调频装置，包括：

调节单元201，用于当机组储能的容量满足预设条件时，根据电网负荷目标调节锅炉的燃料量；

确定单元202，用于实时获取电机的电机负荷，并确定电机负荷与电网负荷目标的差值；

处理单元203，用于利用机组储能补偿电机负荷，以使差值处于差值阈值。

在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的装置中，调节单元201具体用于：

实时获取锅炉的主蒸汽蒸发量和主汽压力；

另外，结合图1-图2描述的本申请实施例的基于机组储能容量的经济调频方法和装置可以由电子设备来实现。图3示出了本申请实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。

下面具体参考图3，其示出了适于用来实现本公开实施例中的电子设备300的结构示意图。图3示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图3所示，电子设备300可以包括处理装置（例如中央处理器、图形处理器等）301，其可以根据存储在只读存储器（ROM）302中的程序或者从存储装置308加载到随机访问存储器（RAM）303中的程序而执行各种适当的动作和处理以实现如本公开所述的实施例的语音经济调频方法。在RAM 303中，还存储有电子设备300操作所需的各种程序和数据。处理装置301、ROM 302以及RAM 303通过总线304彼此相连。输入/输出（I/O）接口305也连接至总线304。

通常，以下装置可以连接至I/O接口305：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置306；包括例如液晶显示器（LCD）、扬声器、振动器等的输出装置307；包括例如磁带、硬盘等的存储装置308；以及通信装置309。通信装置309可以允许电子设备300与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图3示出了具有各种装置的电子设备300，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在非暂态计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码，从而实现如上所述的语音经济调频方法。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置309从网络上被下载和安装，或者从存储装置308被安装，或者从ROM 302被安装。在该计算机程序被处理装置301执行时，执行本公开实施例的方法中限定的上述功能。

需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器（CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF（射频）等等，或者上述的任意合适的组合。

在一些实施方式中，客户端、服务器可以利用诸如HTTP（HyperText TransferProtocol，超文本传输协议）之类的任何当前已知或未来研发的网络协议进行通信，并且可以与任意形式或介质的数字数据通信（例如，通信网络）互连。通信网络的示例包括局域网（“LAN”），广域网（“WAN”），网际网（例如，互联网）以及端对端网络（例如，ad hoc端对端网络），以及任何当前已知或未来研发的网络。

上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。

上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：

利用机组储能补偿电机负荷，以使差值处于差值阈值。

可选的，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，该电子设备还可以执行上述实施例所述的其他步骤。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括但不限于面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。

本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）、专用标准产品（ASSP）、片上系统（SOC）、复杂可编程逻辑设备（CPLD）等等。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM或快闪存储器）、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

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。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种基于机组储能容量的经济调频方法，其特征在于，包括：

实时获取电机的电机负荷，并确定所述电机负荷与所述电网负荷目标的差值；

利用所述机组储能补偿所述电机负荷，以使所述差值处于差值阈值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当机组储能的容量满足预设条件时，根据电网负荷目标调节锅炉的燃料量，包括：

当机组储能的容量满足预设条件时，根据电网负荷目标调节所述锅炉的燃料量；

实时获取锅炉的主蒸汽蒸发量和主汽压力；

基于所述主蒸汽蒸发量和所述主汽压力调节调汽门开度，以维持所述主汽压力稳定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当机组储能的容量满足预设条件时，根据电网负荷目标调节锅炉的燃料量，包括：

当机组储能的容量不满足预设条件时，基于所述锅炉的参数调节所述锅炉的燃料量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述锅炉的参数调节锅炉的燃料量，包括：

在所述锅炉的参数符合预设的安全参数阈值时，根据所述电网负荷目标调节所述锅炉的燃料量。

5.一种基于机组储能容量的经济调频装置，其特征在于，包括：

确定单元，用于实时获取电机的电机负荷，并确定所述电机负荷与所述电网负荷目标的差值；

处理单元，用于利用所述机组储能补偿所述电机负荷，以使所述差值处于差值阈值。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调节单元具体用于：

实时获取锅炉的主蒸汽蒸发量和主汽压力；

基于所述主蒸汽蒸发量和主汽压力调节调汽门开度，以维持主汽压力稳定。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调节单元具体用于：

当机组储能的容量不满足预设条件时，基于所述锅炉的参数调节锅炉的燃料量。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述调节单元具体用于：

在所述锅炉的参数符合预设的安全参数阈值时，根据电网负荷目标调节锅炉的燃料量。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行指令的存储器;

其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现如权利要求1至4中任一项所述的基于机组储能容量的经济调频方法。

10.一种计算机存储介质，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行如权利要求1至4中任一项所述的基于机组储能容量的经济调频方法。