CN116404668A - 提升agc调节速率的飞轮储能辅助调频控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制方法及系统,涉及AGC调频技术领域,该方法包括获取火电机组在AGC功率指令发生变化时的初始功率以及变化后的AGC功率指令;根据初始功率以及变化后的AGC功率指令计算火储联合系统的目标功率;根据目标功率确定飞轮储能系统的出力时刻;当到达出力时刻时,根据目标功率和火电机组的实时功率确定飞轮储能系统的实时功率指令;基于实时功率指令,实时控制飞轮储能系统工作。本发明通过控制飞轮储能系统的出力时刻和功率指令,在火电机组跟踪AGC功率指令时,控制飞轮储能系统辅助跟踪AGC功率指令,使得火储联合系统功率快速达到电网考核目标功率,提升了AGC调节速率。
Description
技术领域
本发明涉及AGC调频技术领域,特别是涉及一种提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制方法及系统。
背景技术
AGC(Automatic Generation Control)是自动发电控制的简称,其控制目标是使由于负荷变动而产生的区域误差ACE(Area Control Error)不断减少直至为零。调度中心通过AGC可调整电网发电出力与电网负荷平衡,将电网频率偏差调节到零,保持电网频率为额定值,在控制区内分配发电出力,维持区域间联络线交换功率在计划值内,在控制区内分配发电出力,降低区域运行成本。AGC调频用以解决区域电网内秒级或分钟级的短时间尺度和具有随机特性的有功不平衡问题。传统火电机组在并网运行时,对其提出了调节速率快、精度高、功率方向转换频繁等要求。各地区发布的并网运行管理细则中,都提出了对火电机组的AGC爬坡性能进行考核,无法满足AGC性能考核指标的机组将面临大额考核惩罚,严重影响电厂效益。近年来,随着新能源的大规模并网,传统火电机组的AGC调节越来越频繁,有关部门对于火电机组参与电网AGC调频的考核细则及相关辅助服务细则提出了新的规定,电厂要想获取相关收益,在避免考核的基础上,需要更加快速的调节能力,不断提高自身参与AGC调节的调节速率。
发明内容
本发明的目的是提供一种提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制方法及系统,可提升了AGC调节速率。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制方法,用于在火电机组跟踪AGC功率指令时,控制飞轮储能系统辅助跟踪AGC功率指令,所述方法包括:
S1:当AGC功率指令发生变化时,获取火电机组在所述AGC功率指令发生变化时的初始功率以及变化后的AGC功率指令;
S2:根据所述初始功率以及所述变化后的AGC功率指令计算火储联合系统的目标功率;所述火储联合系统为所述火电机组和所述飞轮储能系统的联合系统;所述目标功率为所述火储联合系统达到电网考核AGC调节速率目标时的功率;
S3:根据所述目标功率确定所述飞轮储能系统的出力时刻;
S4:当到达所述出力时刻时,根据所述目标功率和所述火电机组的实时功率确定所述飞轮储能系统的实时功率指令;基于所述实时功率指令,实时控制所述飞轮储能系统工作。
可选的,所述目标功率的表达式为:
M90%=PG0+(PAGC1-PG0)*90%;
其中,M90%为目标功率,PG0为火电机组的初始功率,PAGC1为变化后的AGC功率指令。
可选的,步骤S3具体包括:
确定所述飞轮储能系统的最大充放电功率;
将所述飞轮储能系统的最大充放电功率以及所述火电机组的实时功率的和达到所述目标功率时的时刻作为所述出力时刻。
可选的,所述确定所述飞轮储能系统的最大充放电功率,具体包括:
根据所述飞轮储能系统的电池电量确定所述飞轮储能系统的最大充放电功率。
可选的,所述飞轮储能系统的实时功率指令的表达式为:
PF(t)=M90%-PG(t)
其中,PF(t)为飞轮储能系统在t时刻的功率指令,M90%为目标功率,PG(t)为火电机组在t时刻的实时功率。
可选的,在获取火电机组在所述AGC功率指令发生变化时的初始功率以及变化后的AGC功率指令之前,还包括判断AGC功率指令是否发生变化,具体包括:
实时计算当前时刻的AGC功率指令和上一变化时刻的AGC功率指令的差值;
判断所述差值是否大于预设阈值,若是,则所述AGC功率指令发生变化。
本发明还提供了一种提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制系统,用于在火电机组跟踪AGC功率指令时,控制飞轮储能系统辅助跟踪AGC功率指令,所述系统包括:
火电机组参数获取模块,用于当AGC功率指令发生变化时,获取火电机组在所述AGC功率指令发生变化时的初始功率以及变化后的AGC功率指令;
目标功率计算模块,用于根据所述初始功率以及所述变化后的AGC功率指令计算火储联合系统的目标功率;所述火储联合系统为所述火电机组和飞轮储能系统的联合系统;所述目标功率为所述火储联合系统达到电网考核AGC调节速率目标时的功率;
出力时刻确定模块,用于根据所述目标功率确定所述飞轮储能系统的出力时刻;
实时功率指令确定模块,用于当到达所述出力时刻时,根据所述目标功率和所述火电机组的实时功率确定所述飞轮储能系统的实时功率指令;基于所述实时功率指令,实时控制所述飞轮储能系统工作。
可选的,所述出力时刻确定模块包括:
最大充放电功率确定单元,用于根据所述飞轮储能系统的电池电量确定所述飞轮储能系统的最大充放电功率;
出力时刻确定单元,用于将所述飞轮储能系统的最大充放电功率以及所述火电机组的实时功率的和达到所述目标功率时的时刻作为所述出力时刻。
可选的,所述目标功率的表达式为:
M90%=PG0+(PAGC1-PG0)*90%;
其中,M90%为目标功率,PG0为火电机组的初始功率,PAGC1为变化后的AGC功率指令。
可选的,所述飞轮储能系统的实时功率指令的表达式为:
PF(t)=M90%-PG(t)
其中,PF(t)为飞轮储能系统在t时刻的功率指令,M90%为目标功率,PG(t)为火电机组在t时刻的实时功率。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:本发明提供了一种提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制方法及系统,方法包括:当AGC功率指令发生变化时,获取火电机组在AGC功率指令发生变化时的初始功率以及变化后的AGC功率指令;根据初始功率以及变化后的AGC功率指令计算火储联合系统的目标功率;火储联合系统为火电机组和飞轮储能系统的联合系统;目标功率为火储联合系统达到电网考核AGC调节速率目标时的功率;根据目标功率确定飞轮储能系统的出力时刻;当到达出力时刻时,根据目标功率和火电机组的实时功率确定飞轮储能系统的实时功率指令;基于实时功率指令,实时控制飞轮储能系统工作。本发明通过控制飞轮储能系统的出力时刻和功率指令,在火电机组跟踪AGC功率指令时,控制飞轮储能系统辅助跟踪AGC功率指令,使得火储联合系统功率快速达到电网考核目标功率,提升了AGC调节速率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,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提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制方法流程示意图;
图2为本发明实施例提供的飞轮储能系统实时功率指令示意图;
图3为本发明实施例提供的采用提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制方法提升调节速率效果示意图;
图4为本发明实施例提供的提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制系统结构框图。
具体实施方式
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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做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。
利用发电侧配置储能协同发电机组改善电网一二次调频效果已被证明是一种行之有效的办法。储能技术应用在AGC调频领域,由于具有响应速度快、控制精确和双向调节的优点,在电网调频中具有传统火电机组调频不可比拟的优势。飞轮储能相比传统电化学储能具有响应速度快,可频繁充放,寿命长的特点,在参与电网调频方面具有显著的技术优势,可以为新型电力系统提供容量支撑和灵活调节能力,改善电网频率稳定性。基于此,本发明的提供了一种提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制方法及系统,通过控制飞轮储能系统的出力时刻和功率指令,在火电机组跟踪AGC功率指令时,控制飞轮储能系统辅助跟踪AGC功率指令,使得火储联合系统功率快速达到电网考核目标功率,提升了AGC调节速率,实现了AGC性能的提速增效。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示,本发明提供了一种提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制方法,用于在火电机组跟踪AGC功率指令时,控制飞轮储能系统辅助跟踪AGC功率指令,所述方法包括:
S1:当AGC功率指令发生变化时,获取火电机组在所述AGC功率指令发生变化时的初始功率以及变化后的AGC功率指令。
S2:根据所述初始功率以及所述变化后的AGC功率指令计算火储联合系统的目标功率;所述火储联合系统为所述火电机组和所述飞轮储能系统的联合系统;所述目标功率为所述火储联合系统达到电网考核AGC调节速率目标时的功率。
S3:根据所述目标功率确定所述飞轮储能系统的出力时刻。
S4:当到达所述出力时刻时,根据所述目标功率和所述火电机组的实时功率确定所述飞轮储能系统的实时功率指令;基于所述实时功率指令,实时控制所述飞轮储能系统工作。
所述AGC功率指令(AGC负荷指令)发生变化,具体包括:实时计算当前时刻的AGC功率指令和上一变化时刻的AGC功率指令的差值;判断所述差值是否大于预设阈值,若是,则所述AGC功率指令发生变化。
AGC功率指令PAGC(t)为一实时变化的数据,当AGC功率指令发生变化时,通过火电机组DCS系统获得AGC功率指令PAGC(t)以及火电机组实时功率(实时负荷)PG(t)。在本实施例中,记录变化时刻的时间为t0,AGC功率指令变化前的值为PAGC0,变化后的AGC功率指令的值为PAGC1,PAGC1与PAGC0的差值需要大于预设阈值。预设阈值的取值范围可为1-3MW,当PAGC1与PAGC0的差值大于该预设阈值,则认为AGC功率指令发生变化。
通过AGC功率指令变化时火电机组的初始功率为PG0(t0时刻的初始功率)以及变化后的AGC功率指令PAGC1,计算火储联合系统的目标功率。目标功率为所述火储联合系统达到电网考核AGC调节速率目标时的功率。
AGC调节速率是指:选取功率变化至AGC功率指令目标10%和90%的两个功率点,其连线斜率的绝对值。其计算公式为:
平均调节速率(AGC调节速率)的单位为火电机组调节容量占额定有功功率的比例/分钟,其中,M10%=火电机组初始时刻实际出力+(火电机组目标出力-火电机组初始时刻实际出力)*10%;M90%=火电机组初始时刻实际出力+(火电机组目标出力-火电机组初始时刻实际出力)*90%;T10%为火电机组出力达到M10%的时间;T90%为火电机组出力达到M90%的时间。火电机组初始时刻实际出力即火电机组初始功率,火电机组目标出力即火电机组变化后的AGC功率指令。
所述目标功率的表达式为:
M90%=PG0+(PAGC1-PG0)*90%;
其中,M90%为目标功率,PG0为火电机组的初始功率,PAGC1为变化后的AGC功率指令。
步骤S3具体包括:
确定所述飞轮储能系统的最大充放电功率。
将所述飞轮储能系统的最大充放电功率以及所述火电机组的实时功率的和达到所述目标功率时的时刻作为所述出力时刻。
所述确定所述飞轮储能系统的最大充放电功率,具体包括:
根据所述飞轮储能系统的电池电量确定所述飞轮储能系统的最大充放电功率。
由飞轮储能监控系统获取飞轮储能系统的最大充放电功率(实时最大充放电功率)Pmax(t),具体地,可以根据飞轮储能系统的实时状态(飞轮储能系统的实时电池电量)确定Pmax(t),则每时每刻火电机组联合飞轮储能系统(火储联合系统)的理论最大实时功率为火电机组的实时负荷PG(t)与飞轮储能系统最大充放电功率Pmax(t)之和,在t1时刻,火电机组联合飞轮储能系统的理论最大实时功率值达到M90%,认为t1时刻飞轮储能系统参与AGC调频可以快速达到目标功率(电网的90%的目标功率考核点),从而提高调节速率。此时满足以下条件:Pmax(t1)+PG(t1)=M90%,因此将t1时刻作为飞轮储能系统的出力时刻(飞轮储能系统开始投入AGC调频动作)。
在到达出力时刻后,根据下式计算飞轮储能系统的实时功率指令:
PF(t)=M90%-PG(t)
其中,PF(t)为飞轮储能系统在t时刻的功率指令,M90%为目标功率,PG(t)为火电机组在t时刻的实时功率。
飞轮储能系统实时功率指令的变化如图2所示,采用提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制方法提升调节速率效果如图3所示,通过图2和图3可以得出,飞轮储能系统参与调频(控制飞轮储能系统辅助跟踪AGC功率指令),火电机组出力达到目标功率M90%(电网考核的AGC负荷指令目标变化幅度90%负荷点)的时间由t2提前到了t1,从而提高了火电机组爬坡的调节速率。
需要说明的是,当前时刻的AGC功率指令和上一变化时刻的AGC功率指令的差值为正值时,此时计算的是飞轮储能系统的最大放电功率,飞轮储能系统计算出的功率指令为正,代表飞轮储能系统放电。当前时刻的AGC功率指令和上一变化时刻的AGC功率指令的差值为负值时,即当前时刻AGC功率指令相比于上一变化时刻减小,此时计算的是飞轮储能系统的最大充电功率,飞轮储能系统计算出的功率指令为负,代表飞轮储能系统充电。
如图4所示,本发明还提供了一种提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制系统,用于在火电机组跟踪AGC功率指令时,控制飞轮储能系统辅助跟踪AGC功率指令,所述系统包括:
火电机组参数获取模块T1,用于当AGC功率指令发生变化时,获取火电机组在所述AGC功率指令发生变化时的初始功率以及变化后的AGC功率指令。
目标功率计算模块T2,用于根据所述初始功率以及所述变化后的AGC功率指令计算火储联合系统的目标功率;所述火储联合系统为所述火电机组和飞轮储能系统的联合系统;所述目标功率为所述火储联合系统达到电网考核AGC调节速率目标时的功率.
出力时刻确定模块T3,用于根据所述目标功率确定所述飞轮储能系统的出力时刻。
实时功率指令确定模块T4,用于当到达所述出力时刻时,根据所述目标功率和所述火电机组的实时功率确定所述飞轮储能系统的实时功率指令;基于所述实时功率指令,实时控制所述飞轮储能系统工作。
其中,所述出力时刻确定模块包括:
最大充放电功率确定单元,用于根据所述飞轮储能系统的电池电量确定所述飞轮储能系统的最大充放电功率;
出力时刻确定单元,用于将所述飞轮储能系统的最大充放电功率以及所述火电机组的实时功率的和达到所述目标功率时的时刻作为所述出力时刻。
所述目标功率的表达式为:
M90%=PG0+(PAGC1-PG0)*90%;
其中,M90%为目标功率,PG0为火电机组的初始功率,PAGC1为变化后的AGC功率指令。
所述飞轮储能系统的实时功率指令的表达式为:
PF(t)=M90%-PG(t)
其中,PF(t)为飞轮储能系统在t时刻的功率指令,M90%为目标功率,PG(t)为火电机组在t时刻的实时功率。
本说明书中每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制方法,用于在火电机组跟踪AGC功率指令时,控制飞轮储能系统辅助跟踪AGC功率指令,其特征在于,所述方法包括:
S1:当AGC功率指令发生变化时,获取火电机组在所述AGC功率指令发生变化时的初始功率以及变化后的AGC功率指令;
S2:根据所述初始功率以及所述变化后的AGC功率指令计算火储联合系统的目标功率;所述火储联合系统为所述火电机组和所述飞轮储能系统的联合系统;所述目标功率为所述火储联合系统达到电网考核AGC调节速率目标时的功率;
S3:根据所述目标功率确定所述飞轮储能系统的出力时刻;
S4:当到达所述出力时刻时,根据所述目标功率和所述火电机组的实时功率确定所述飞轮储能系统的实时功率指令;基于所述实时功率指令,实时控制所述飞轮储能系统工作。
2.根据权利要求1所述的提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制方法,其特征在于,所述目标功率的表达式为:
M90%=PG0+(PAGC1-PG0)*90%;
其中,M90%为目标功率,PG0为火电机组的初始功率,PAGC1为变化后的AGC功率指令。
3.根据权利要求1所述的提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制方法,其特征在于,步骤S3具体包括:
确定所述飞轮储能系统的最大充放电功率;
将所述飞轮储能系统的最大充放电功率以及所述火电机组的实时功率的和达到所述目标功率时的时刻作为所述出力时刻。
4.根据权利要求3所述的提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制方法,其特征在于,所述确定所述飞轮储能系统的最大充放电功率,具体包括:
根据所述飞轮储能系统的电池电量确定所述飞轮储能系统的最大充放电功率。
5.根据权利要求1所述的提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制方法,其特征在于,所述飞轮储能系统的实时功率指令的表达式为:
PF(t)=M90%-PG(t)
其中,PF(t)为飞轮储能系统在t时刻的功率指令,M90%为目标功率,PG(t)为火电机组在t时刻的实时功率。
6.根据权利要求1所述的提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制方法,其特征在于,在获取火电机组在所述AGC功率指令发生变化时的初始功率以及变化后的AGC功率指令之前,还包括判断AGC功率指令是否发生变化,具体包括:
实时计算当前时刻的AGC功率指令和上一变化时刻的AGC功率指令的差值;
判断所述差值是否大于预设阈值,若是,则所述AGC功率指令发生变化。
7.一种提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制系统,用于在火电机组跟踪AGC功率指令时,控制飞轮储能系统辅助跟踪AGC功率指令,其特征在于,所述系统包括:
火电机组参数获取模块,用于当AGC功率指令发生变化时,获取火电机组在所述AGC功率指令发生变化时的初始功率以及变化后的AGC功率指令;
目标功率计算模块,用于根据所述初始功率以及所述变化后的AGC功率指令计算火储联合系统的目标功率;所述火储联合系统为所述火电机组和飞轮储能系统的联合系统;所述目标功率为所述火储联合系统达到电网考核AGC调节速率目标时的功率;
出力时刻确定模块,用于根据所述目标功率确定所述飞轮储能系统的出力时刻;
实时功率指令确定模块,用于当到达所述出力时刻时,根据所述目标功率和所述火电机组的实时功率确定所述飞轮储能系统的实时功率指令;基于所述实时功率指令,实时控制所述飞轮储能系统工作。
8.根据权利要求7所述的提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制系统,其特征在于,所述出力时刻确定模块包括:
最大充放电功率确定单元,用于根据所述飞轮储能系统的电池电量确定所述飞轮储能系统的最大充放电功率;
出力时刻确定单元,用于将所述飞轮储能系统的最大充放电功率以及所述火电机组的实时功率的和达到所述目标功率时的时刻作为所述出力时刻。
9.根据权利要求7所述的提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制系统,其特征在于,所述目标功率的表达式为:
M90%=PG0+(PAGC1-PG0)*90%;
其中,M90%为目标功率,PG0为火电机组的初始功率,PAGC1为变化后的AGC功率指令。
10.根据权利要求7所述的提升AGC调节速率的飞轮储能辅助调频控制系统,其特征在于,所述飞轮储能系统的实时功率指令的表达式为:
PF(t)=M90%-PG(t)
其中,PF(t)为飞轮储能系统在t时刻的功率指令,M90%为目标功率,PG(t)为火电机组在t时刻的实时功率。
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