CN117458525A - 一种机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法 - Google Patents

一种机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法 Download PDF

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CN117458525A CN202311341839.7A CN202311341839A CN117458525A CN 117458525 A CN117458525 A CN 117458525A CN 202311341839 A CN202311341839 A CN 202311341839A CN 117458525 A CN117458525 A CN 117458525A
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戴海鹏
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Abstract

本发明提出一种机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法，该方法包括划分多个调节区间；获取机组收到历史调频调峰指令后的历史负荷数据，历史负荷数据包括历史机组负荷和历史负荷响应需求；基于历史负荷数据确定各调节区间对应的负荷响应数据集，进而确定所有调节区间的模拟负荷变化曲线；在获取到实时调频调峰指令时获得实时负荷响应需求和实时调频调峰指令下发时刻的实时机组负荷；基于实时机组负荷和实时负荷响应需求确定所处的目标调节区间；基于实时负荷响应需求和目标调节区间的模拟负荷变化曲线计算超级电容储能的出力功率以控制超级电容储能响应。根据本发明方法能降低延时影响提高超级电容储能参与电网调频调峰时的调节准确性。

Description

一种机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法
技术领域
本发明属于电力系统储能系统辅助机组调频调峰技术领域，尤其涉及一种机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法。
背景技术
超级电容储能作为一种快速响应的能量储存解决方案，具有高充放电速率、高能量密度高效率和长寿命的特点，能够迅速响应电力系统的需求，提供瞬时功率支持。这对于应对电网频繁的波动负荷和电力机组启停等瞬态事件至关重要，有助于维持电网的稳定性。
在发电厂引入超级电容储能装置后，其与电厂发电机组的协同运行变得至关重要。然而，在电网调频调峰时，一方面由于电网与电厂之间的信号传输和延迟，以及机组惯性大等因素的存在，发电机组的负荷响应可能不及时；另一方面电厂内部超级电容储能系统获取机组负荷信号、电网指令信号等均存在不同的延时，导致当储能系统做出负荷响应时，机组的真实负荷与超级电容的共同出力往往存在超调、或调节不精确的问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提供了一种机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法，主要目的在于降低延时影响提高超级电容储能参与电网调频调峰时的调节准确性。
根据本发明的第一方面，提供了一种机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法，包括：
设置步长，基于所述步长、机组最大调频调峰量和预设比例划分多个调节区间；
获取机组收到历史调频调峰指令后的历史负荷数据，所述历史负荷数据包括历史机组负荷和历史负荷响应需求；
基于所述历史负荷数据和所述历史负荷响应需求确定各调节区间对应的负荷响应数据集，基于所述负荷响应数据集确定所有调节区间的模拟负荷变化曲线；
在获取到实时调频调峰指令时，获得实时调频调峰指令下发时刻的实时机组负荷，并基于实时调频调峰指令获得实时负荷响应需求；
基于所述实时机组负荷和所述实时负荷响应需求确定所处的目标调节区间；
基于所述实时负荷响应需求和所述目标调节区间的模拟负荷变化曲线计算超级电容储能的出力功率，以控制超级电容储能进行响应。
在本发明的第一方面提供的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法中，所述历史机组负荷包括历史调频调峰指令下发时刻开始的设定时间段的机组负荷序列，所述基于所述历史机组负荷和所述历史负荷响应需求确定各调节区间对应的负荷响应数据集，包括：获得各历史调频调峰指令下发时刻的初始机组负荷和对应的所述历史负荷响应需求的第一差值；确定各第一差值所处的调节区间；针对每一个调节区间，基于所有第一差值对应的历史调频调峰指令下发时刻开始的设定时间段的机组负荷序列得到该调节区间对应的负荷响应数据集。
在本发明的第一方面提供的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法中，所述基于所述负荷响应数据集确定所有调节区间的模拟负荷变化曲线，包括：基于各调节区间对应的负荷响应数据集获得各调节区间对应的负荷响应变化数据集；针对每一个调节区间，基于负荷响应变化数据集中相同时刻的负荷响应变化数据得到对应时刻的负荷平均变化值，进而得到该调节区间对应的模拟负荷变化曲线。
在本发明的第一方面提供的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法中，所述基于所述实时机组负荷和所述实时负荷响应需求确定所处的目标调节区间，包括：计算所述实时负荷响应需求和所述实时机组负荷的第二差值；比较所述第二差值与各个调节区间，以确定所述第二差值所处的目标调节区间。
在本发明的第一方面提供的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法中，基于所述实时负荷响应需求和所述目标调节区间的模拟负荷变化曲线计算超级电容储能的出力功率，包括：从实时调频调峰指令下发时刻开始，对于每个时刻，计算所述实时负荷响应需求与所述目标调节区间的模拟负荷变化曲线中对应时刻的负荷平均变化值的第三差值，将所述第三差值作为超级电容储能的出力功率。
根据本发明的第二方面，还提供了一种机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制系统，包括：
区间划分模块，用于设置步长，基于所述步长、机组最大调频调峰量和预设比例划分多个调节区间；
历史数据获取模块，用于获取机组收到历史调频调峰指令后的历史负荷数据，所述历史负荷数据包括历史机组负荷和历史负荷响应需求；
曲线生成模块，用于基于所述历史负荷数据和所述历史负荷响应需求确定各调节区间对应的负荷响应数据集，基于所述负荷响应数据集确定所有调节区间的模拟负荷变化曲线；
实时数据获取模块，用于在获取到实时调频调峰指令时，获得实时调频调峰指令下发时刻的实时机组负荷，并基于实时调频调峰指令获得实时负荷响应需求；
目标区间判断模块，用于基于所述实时机组负荷和所述实时负荷响应需求确定所处的目标调节区间；
控制模块，用于基于所述实时负荷响应需求和所述目标调节区间的模拟负荷变化曲线计算超级电容储能的出力功率，以控制超级电容储能进行响应。
在本发明的第二方面提供的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制系统中，所述历史负荷数据包括历史调频调峰指令下发时刻开始的设定时间段的机组负荷序列，所述曲线生成模块，具有用于：获得各历史调频调峰指令下发时刻的初始机组负荷和对应的所述历史负荷响应需求的第一差值；确定各第一差值所处的调节区间；针对每一个调节区间，基于所有第一差值对应的历史调频调峰指令下发时刻开始的设定时间段的机组负荷序列得到该调节区间对应的负荷响应数据集；基于各调节区间对应的负荷响应数据集获得各调节区间对应的负荷响应变化数据集；针对每一个调节区间，基于负荷响应变化数据集中相同时刻的负荷响应变化数据得到对应时刻的负荷平均变化值，进而得到该调节区间对应的模拟负荷变化曲线。
在本发明的第二方面提供的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制系统中，所述目标区间判断模块，具体用于：计算所述实时负荷响应需求和所述实时机组负荷的第二差值；比较所述第二差值与各个调节区间，以确定所述第二差值所处的目标调节区间。
在本发明的第二方面提供的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制系统中，所述控制模块，具体用于：从实时调频调峰指令下发时刻开始，对于每个时刻，计算所述实时负荷响应需求与所述目标调节区间的模拟负荷变化曲线中对应时刻的负荷平均变化值的第三差值，将所述第三差值作为超级电容储能的出力功率。
根据本发明的第三方面，还提供了一种机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明的第一方面提出的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法。
在本发明一个或多个方面中，设置步长，基于步长、机组最大调频调峰量和预设比例划分多个调节区间；获取机组收到历史调频调峰指令后的历史负荷数据，历史负荷数据包括历史机组负荷和历史负荷响应需求；基于历史机组负荷和历史负荷响应需求确定各调节区间对应的负荷响应数据集，基于负荷响应数据集确定所有调节区间的模拟负荷变化曲线；在获取到实时调频调峰指令时，获得实时调频调峰指令下发时刻的实时机组负荷，并基于实时调频调峰指令获得实时负荷响应需求；基于实时机组负荷和实时负荷响应需求确定所处的目标调节区间；基于实时负荷响应需求和目标调节区间的模拟负荷变化曲线计算超级电容储能的出力功率，以控制超级电容储能进行响应。在这种情况下，相比于现有技术中直接利用实时机组负荷与实时负荷响应的差值控制超级电容储能出力，本发明基于历史机组负荷和历史负荷响应需求确定各调节区间对应的负荷响应数据集，进而确定所有调节区间的模拟负荷变化曲线，基于实时机组负荷和实时负荷响应需求目标调节区间；基于实时负荷响应需求和目标调节区间的模拟负荷变化曲线计算超级电容储能的出力功率。其中利用模拟负荷变化曲线可以预测各时刻的机组负荷响应数据，不需要一直从机组获取机组负荷响应数据，降低了延时影响，提高超级电容储能参与电网调频调峰时的调节准确性。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出本发明实施例提供的一种机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法的流程示意图；
图2示出本发明实施例提供的模拟负荷变化曲线的获得方法的流程示意图；
图3示出本发明实施例提供的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制系统的框图；
图4是用来实现本发明实施例的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制设备的框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明实施例相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。还应当理解，本发明中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提供了一种机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法，主要目的在于降低延时影响提高超级电容储能参与电网调频调峰时的调节准确性。
在第一个实施例中，图1示出本发明实施例提供的一种机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法的流程示意图。如图1所示，该机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法，包括：
步骤S11，设置步长，基于步长、机组最大调频调峰量和预设比例划分多个调节区间。
在步骤S11中，易于理解地，步长为每个调节区间的范围。
在步骤S11中，基于机组最大调频调峰量和预设比例可以得到调节总区间，将调节总区间按照步长划分为多个调节区间。
以百万机组的10％的最大调频量为上限，以1MW为步长，可以得到200个调节区间。
其中百万机组的最大调频调峰量为1000MW，预设比例为10％，故调节总区间为[-100MW，+100MW]，划分的200个调节区间为：-100MW≤Pdiffigroup1<-99MW，-99MW≤Pdiffigroup2<-98MW，-98MW≤Pdiffigroup3<-97MW，……，98MW≤Pdiffigroup199<99MW，99MW≤Pdiffigroup200≤100MW。第j个调节区间用Pdiffigroupj表示。
步骤S12，获取机组收到历史调频调峰指令后的历史负荷数据，历史负荷数据包括历史机组负荷和历史负荷响应需求。
在步骤S12中，以一定的采集间隔获取一段历史时间内的历史负荷数据，其中在该一段历史时间内，历史负荷数据是机组先后收到多次调频调峰指令并进行响应的数据。采集间隔例如为0.1s。
在步骤S12中，获取的历史负荷数据包括多次调频调峰指令的调度下发指令时刻、多次调频调峰指令的调度下发指令大小(即负荷响应需求)以及各调频调峰指令对应的负荷响应数据序列。其中，Tdemandi表示第i次调频调峰指令的调度下发指令时刻。Pdemandi表示第i次调频调峰指令的调度下发指令大小，Pgt表示第t秒机组负荷。
在步骤S12中，各调频调峰指令对应的负荷响应数据序列包括历史调频调峰指令下发时刻开始的设定时间段的机组负荷序列。其中历史调频调峰指令下发时刻即调度下发指令时刻。设定时间段一般为相邻的调频调峰指令间的时间间隔。
步骤S13，基于历史机组负荷和历史负荷响应需求确定各调节区间对应的负荷响应数据集，基于负荷响应数据集确定所有调节区间的模拟负荷变化曲线。
在步骤S13中，基于历史机组负荷和历史负荷响应需求确定各调节区间对应的负荷响应数据集，包括：获得各历史调频调峰指令下发时刻的初始机组负荷和对应的历史负荷响应需求的第一差值；确定各第一差值所处的调节区间；针对每一个调节区间，基于所有第一差值对应的历史调频调峰指令下发时刻开始的设定时间段的机组负荷序列得到该调节区间对应的负荷响应数据集。
第一差值满足：
Pdiffi＝Pdemandi-Pnowi
式中，Pnowi表示第i次调频调峰指令的调度下发指令时刻Tdemandi时的初始机组负荷，Pdiffi表示针对第i次调频调峰指令的第一差值。
对第一差值Pdiffi进行分类，具体包括：将所有次调频调峰指令的第一差值划分到对应调节区间，从而确定了各调节区间包括的第一差值及第一差值的数量。第一差值的数量即为该调节区间对应的历史调频调峰指令的数量。
将第一差值分组后，基于所有历史调频调峰指令下发时刻开始的设定时间段的机组负荷序列构建负荷响应数据矩阵Pxy。
具体地，以历史调频调峰指令以AGC(Automatic Generation Control，自动发电控制)调频指令为例，因AGC调频指令为分钟级指令，设定时间段一般为3分钟，故所有历史调频调峰指令下发时刻开始的设定时间段的机组负荷序列是每个AGC调频指令下发开始后的3mins内，时间间隔为0.1s的1800项的功率数据序列，在第一差值分组后，基于功率数据序列构建负荷响应数据矩阵Pxy记录机组输出功率与调频指令的对应关系，构建的负荷响应数据矩阵Pxy满足式(2)：
式中，j为Pdiffigroup的区间编号，k为数列在相应的Pdiffigroupj区间中的排列序号。如第j个调节区间Pdiffigroupj包括kj个第一差值，kj个第一差值对应kj个AGC调频指令，则第j个调节区间对应的第j组功率数据序列{Pxyj，1，Pxyj，2，……，Pxyj，kj}，Pxyj，kj表示第j组中第kj个AGC调频指令下发后的所有项的功率数据序列。Pxyj即为第j个调节区间对应的负荷响应数据集。
图2示出本发明实施例提供的模拟负荷变化曲线的获得方法的流程示意图。
如图2所示，在步骤S13中，基于负荷响应数据集确定所有调节区间的模拟负荷变化曲线，包括：基于各调节区间对应的负荷响应数据集获得各调节区间对应的负荷响应变化数据集(步骤S131)；针对每一个调节区间，基于负荷响应变化数据集中相同时刻的负荷响应变化数据得到对应时刻的负荷平均变化值，进而得到该调节区间对应的模拟负荷变化曲线(步骤S132)。
在步骤S131中，易于理解地，第j个调节区间对应的负荷响应数据集Pxyj为第j组中第kj个AGC调频指令下发后第t秒机组负荷Pgt中调度下发指令时刻Tdemandi时起的一部分，获取负荷响应数据矩阵Pxy后，计算历史机组实际负荷变化差序列Preact。历史机组实际负荷变化差序列Preact即负荷响应变化数据集。历史机组实际负荷变化差序列Preact满足：
式中，为利用第j组中第kj个AGC调频指令下发后的所有项的功率变化数据序列，Pxyj，kj得到的第kj个AGC调频指令对应的负荷响应变化数据集。在功率变化数据序列/>中除第一项是调度下发指令时刻的机组负荷/>其他项均为对应采集时刻下机组负荷与调度下发指令时刻的机组负荷的差值。
在步骤S132中，针对每一个调节区间，基于负荷响应变化数据集中相同时刻的负荷响应变化数据得到对应时刻的负荷平均变化值，进而得到该调节区间对应的模拟负荷变化曲线。
具体地，对同组的同一时刻的功率变化数据求平均值，例如第j组中，对同一时刻的kj个功率变化数据求平均值(即负荷平均变化值)，从而得到该组中所有采集时刻例如1800个时刻的功率变化数据求平均值，该所有时刻的功率变化数据求平均值得到第j个调节区间对应的第j组的模拟负荷变化曲线。模拟负荷变化曲线序列Preactavg满足：
式中，为第j组的模拟负荷变化曲线序列。
在步骤S132中，模拟负荷变化曲线序列Preactavg可以为超级电容储能辅助调频提供机组负荷参考，其作为预判机组负荷变化曲线参与到实时机组响应中。
步骤S14，在获取到实时调频调峰指令时，获得实时调频调峰指令下发时刻的实时机组负荷，并基于实时调频调峰指令获得实时负荷响应需求。
在步骤S14中，实时负荷响应需求可以表示为Pdemand实。实时调频调峰指令下发时刻的实时机组负荷可以表示为P实。
步骤S15，基于实时机组负荷和实时负荷响应需求确定所处的目标调节区间。
在步骤S15中，基于实时机组负荷和实时负荷响应需求确定所处的目标调节区间，包括：计算实时负荷响应需求和实时机组负荷的第二差值；比较第二差值与各个调节区间，以确定第二差值所处的目标调节区间。
第二差值Pdiff实满足：
Pdiff实＝Pdemand实-P实
判断第二差值Pdiff实所处的调节区间，该调节区间即为目标调节区间。
步骤S16，基于实时负荷响应需求和目标调节区间的模拟负荷变化曲线计算超级电容储能的出力功率，以控制超级电容储能进行响应。
在步骤S16中，基于实时负荷响应需求和目标调节区间的模拟负荷变化曲线计算超级电容储能的出力功率，包括：从实时调频调峰指令下发时刻开始，对于每个时刻，计算实时负荷响应需求与目标调节区间的模拟负荷变化曲线中对应时刻的负荷平均变化值的第三差值，将第三差值作为超级电容储能的出力功率。
以目标调节区间是第j调节区间为例，确定目标调节区间后，从所有的模拟负荷变化曲线选出目标调节区间的模拟负荷变化曲线，将此模拟负荷变化曲线传输下载至超级电容储能的控制单元中，作为机组负荷参与运算。
第三差值Pstorage满足：
Pstorage＝Pdemand实-Preactavgj
式中，Preactavgj为目标调节区间的模拟负荷变化曲线。对于实时调频调峰指令下发时刻后的每个时刻，从目标调节区间的模拟负荷变化曲线得到对应时刻的功率变化数据求平均值作为预测的机组负荷，然后与实时负荷响应需求作差得到第三差值，将第三差值作为超级电容储能的出力功率。
在本发明实施例的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法中，设置步长，基于步长、机组最大调频调峰量和预设比例划分多个调节区间；获取机组收到历史调频调峰指令后的历史负荷数据，历史负荷数据包括历史机组负荷和历史负荷响应需求；基于历史机组负荷和历史负荷响应需求确定各调节区间对应的负荷响应数据集，基于负荷响应数据集确定所有调节区间的模拟负荷变化曲线；在获取到实时调频调峰指令时，获得实时调频调峰指令下发时刻的实时机组负荷，并基于实时调频调峰指令获得实时负荷响应需求；基于实时机组负荷和实时负荷响应需求确定所处的目标调节区间；基于实时负荷响应需求和目标调节区间的模拟负荷变化曲线计算超级电容储能的出力功率，以控制超级电容储能进行响应。在这种情况下，相比于现有技术中直接利用实时机组负荷与实时负荷响应的差值控制超级电容储能出力，本发明基于历史机组负荷和历史负荷响应需求确定各调节区间对应的负荷响应数据集，进而确定所有调节区间的模拟负荷变化曲线，基于实时机组负荷和实时负荷响应需求目标调节区间；基于实时负荷响应需求和目标调节区间的模拟负荷变化曲线计算超级电容储能的出力功率。其中利用模拟负荷变化曲线可以预测各时刻的机组负荷响应数据，不需要一直从机组获取机组负荷响应数据，降低了延时影响，提高超级电容储能参与电网调频调峰时的调节准确性。
本发明的方法是一种基于机组配置超级电容储能参与电网调频调峰系统的储能指令深度耦合机组特性的控制方法，本发明的方法利用历史数据来生成机组接收电网频率调控指令后的机组模拟负荷变化曲线，根据电网调频指令和机组模拟负荷变化曲线，确定超级电容储能系统的出力，以此实现储能系统与机组的深度耦合。为超级电容储能系统提供了准确的参考信息，使其能够在接收到调频信号后更精确地调整充放电策略，以满足电力系统的需求。这种智能协同控制方法不仅提高了电力系统的稳定性，还有助于最大化储能系统的利用率，从而实现更好的电网补偿收益。这种方法有效规避了电网与电厂、发电机组与超级电容储能以及电网信号与储能系统间信号传输的延时及各系统对时误差的问题，使机组与储能系统深度耦合，更好的根据电网指令调控。
本发明的方法通过收集机组的负荷响应数据和拟合方法，建立机组负荷与调频指令大小的模拟，将机组负荷响应数据进行预测，实现了对机组特性的深度耦合、以及与电网调频指令深度耦合。利用超级电容储能技术的高效、快速响应特性，为电网调频调峰提供可靠的支持，提高了电力系统的稳定性和可靠性，实现了储能系统与机组的紧密协作，以提供高效、快速响应的调频调峰支持。
下述为本发明系统实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于本发明系统实施例中未披露的细节，请参照本发明方法实施例。
请参见图3，图3示出本发明实施例提供的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制系统的框图。该机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制系统可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为系统的全部或一部分。该机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制系统10包括获取模块11、历史数据获取模块12、曲线生成模块13、实时数据获取模块14、目标区间判断模块15和控制模块16，其中：
区间划分模块11，用于设置步长，基于步长、机组最大调频调峰量和预设比例划分多个调节区间；
历史数据获取模块12，用于获取机组收到历史调频调峰指令后的历史负荷数据，历史负荷数据包括历史机组负荷和历史负荷响应需求；
曲线生成模块13，用于基于历史机组负荷和历史负荷响应需求确定各调节区间对应的负荷响应数据集，基于负荷响应数据集确定所有调节区间的模拟负荷变化曲线；
实时数据获取模块14，用于在获取到实时调频调峰指令时，获得实时调频调峰指令下发时刻的实时机组负荷，并基于实时调频调峰指令获得实时负荷响应需求；
目标区间判断模块15，用于基于实时机组负荷和实时负荷响应需求确定所处的目标调节区间；
控制模块16，用于基于实时负荷响应需求和目标调节区间的模拟负荷变化曲线计算超级电容储能的出力功率，以控制超级电容储能进行响应。
可选地，历史负荷数据包括历史调频调峰指令下发时刻开始的设定时间段的机组负荷序列，曲线生成模块13，具有用于：获得各历史调频调峰指令下发时刻的初始机组负荷和对应的历史负荷响应需求的第一差值；确定各第一差值所处的调节区间；针对每一个调节区间，基于所有第一差值对应的历史调频调峰指令下发时刻开始的设定时间段的机组负荷序列得到该调节区间对应的负荷响应数据集；基于各调节区间对应的负荷响应数据集获得各调节区间对应的负荷响应变化数据集；针对每一个调节区间，基于负荷响应变化数据集中相同时刻的负荷响应变化数据得到对应时刻的负荷平均变化值，进而得到该调节区间对应的模拟负荷变化曲线。
可选地，目标区间判断模块15，具体用于：计算实时负荷响应需求和实时机组负荷的第二差值；比较第二差值与各个调节区间，以确定第二差值所处的目标调节区间。
可选地，控制模块16，具体用于：从实时调频调峰指令下发时刻开始，对于每个时刻，计算实时负荷响应需求与目标调节区间的模拟负荷变化曲线中对应时刻的负荷平均变化值的第三差值，将第三差值作为超级电容储能的出力功率。
要说明的是，上述实施例提供的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制系统在执行机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制系统与机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法实施例属于同一构思，其体现实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明实施例的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制系统，区间划分模块用于设置步长，基于步长、机组最大调频调峰量和预设比例划分多个调节区间；历史数据获取模块用于获取机组收到历史调频调峰指令后的历史负荷数据，历史负荷数据包括历史机组负荷和历史负荷响应需求；曲线生成模块用于基于历史机组负荷和历史负荷响应需求确定各调节区间对应的负荷响应数据集，基于负荷响应数据集确定所有调节区间的模拟负荷变化曲线；实时数据获取模块用于在获取到实时调频调峰指令时，获得实时调频调峰指令下发时刻的实时机组负荷，并基于实时调频调峰指令获得实时负荷响应需求；目标区间判断模块用于基于实时机组负荷和实时负荷响应需求确定所处的目标调节区间；控制模块用于基于实时负荷响应需求和目标调节区间的模拟负荷变化曲线计算超级电容储能的出力功率，以控制超级电容储能进行响应。在这种情况下，相比于现有技术中直接利用实时机组负荷与实时负荷响应的差值控制超级电容储能出力，本发明基于历史机组负荷和历史负荷响应需求确定各调节区间对应的负荷响应数据集，进而确定所有调节区间的模拟负荷变化曲线，基于实时机组负荷和实时负荷响应需求目标调节区间；基于实时负荷响应需求和目标调节区间的模拟负荷变化曲线计算超级电容储能的出力功率。其中利用模拟负荷变化曲线可以预测各时刻的机组负荷响应数据，不需要一直从机组获取机组负荷响应数据，降低了延时影响，提高超级电容储能参与电网调频调峰时的调节准确性。
根据本发明的实施例，本发明还提供了一种机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制设备、一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质(简称可读存储介质)和一种计算机程序产品。
图4是用来实现本发明实施例的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制设备的框图。机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴电子设备和其它类似的计算装置。本发明所示的部件、部件的连接和关系、以及部件的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本发明中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图4所示，机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制设备20包括计算单元21，其可以根据存储在只读存储器(ROM)22中的计算机程序或者从存储单元28加载到随机存取存储器(RAM)23中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 23中，还可存储机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制设备20操作所需的各种程序和数据。计算单元21、ROM 22以及RAM 23通过总线24彼此相连。输入/输出(I/O)接口25也连接至总线24。
机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制设备20中的多个部件连接至I/O接口25，包括：输入单元26，例如键盘、鼠标等；输出单元27，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元28，例如磁盘、光盘等，存储单元28与计算单元21通信连接；以及通信单元29，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元29允许机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制设备20通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制设备交换信息/数据。
计算单元21可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元21的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元21执行上述所描述的各个方法和处理，例如执行机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法。例如，在一些实施例中，机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元28。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 22和/或通信单元29而被载入和/或安装到机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制设备20上。当计算机程序加载到RAM 23并由计算单元21执行时，可以执行上述描述的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元21可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法。
本发明中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、系统级芯片(SOC)、负载复杂可编程逻辑电子设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本发明的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明中，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、装置或机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制设备使用或与指令执行系统、装置或机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制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、装置或电子设备，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)、光学储电子设备、磁储存电子设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、互联网和区块链网络。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务("Virtual Private Server"，或简称"VPS")中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。服务器也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明公开的技术方案所期望的结果，本发明在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法，其特征在于，包括：
设置步长，基于所述步长、机组最大调频调峰量和预设比例划分多个调节区间；
获取机组收到历史调频调峰指令后的历史负荷数据，所述历史负荷数据包括历史机组负荷和历史负荷响应需求；
基于所述历史机组负荷和所述历史负荷响应需求确定各调节区间对应的负荷响应数据集，基于所述负荷响应数据集确定所有调节区间的模拟负荷变化曲线；
在获取到实时调频调峰指令时，获得实时调频调峰指令下发时刻的实时机组负荷，并基于实时调频调峰指令获得实时负荷响应需求；
基于所述实时机组负荷和所述实时负荷响应需求确定所处的目标调节区间；
基于所述实时负荷响应需求和所述目标调节区间的模拟负荷变化曲线计算超级电容储能的出力功率，以控制超级电容储能进行响应。
2.如权利要求1所述的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法，其特征在于，所述历史机组负荷包括历史调频调峰指令下发时刻开始的设定时间段的机组负荷序列，所述基于所述历史机组负荷和所述历史负荷响应需求确定各调节区间对应的负荷响应数据集，包括：
获得各历史调频调峰指令下发时刻的初始机组负荷和对应的所述历史负荷响应需求的第一差值；
确定各第一差值所处的调节区间；
针对每一个调节区间，基于所有第一差值对应的历史调频调峰指令下发时刻开始的设定时间段的机组负荷序列得到该调节区间对应的负荷响应数据集。
3.如权利要求2所述的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法，其特征在于，所述基于所述负荷响应数据集确定所有调节区间的模拟负荷变化曲线，包括：
基于各调节区间对应的负荷响应数据集获得各调节区间对应的负荷响应变化数据集；
针对每一个调节区间，基于负荷响应变化数据集中相同时刻的负荷响应变化数据得到对应时刻的负荷平均变化值，进而得到该调节区间对应的模拟负荷变化曲线。
4.如权利要求3所述的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法，其特征在于，所述基于所述实时机组负荷和所述实时负荷响应需求确定所处的目标调节区间，包括：
计算所述实时负荷响应需求和所述实时机组负荷的第二差值；
比较所述第二差值与各个调节区间，以确定所述第二差值所处的目标调节区间。
5.如权利要求4所述的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法，其特征在于，基于所述实时负荷响应需求和所述目标调节区间的模拟负荷变化曲线计算超级电容储能的出力功率，包括：
从实时调频调峰指令下发时刻开始，对于每个时刻，计算所述实时负荷响应需求与所述目标调节区间的模拟负荷变化曲线中对应时刻的负荷平均变化值的第三差值，将所述第三差值作为超级电容储能的出力功率。
6.一种机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制系统，其特征在于，包括：
区间划分模块，用于设置步长，基于所述步长、机组最大调频调峰量和预设比例划分多个调节区间；
历史数据获取模块，用于获取机组收到历史调频调峰指令后的历史负荷数据，所述历史负荷数据包括历史机组负荷和历史负荷响应需求；
曲线生成模块，用于基于所述历史机组负荷和所述历史负荷响应需求确定各调节区间对应的负荷响应数据集，基于所述负荷响应数据集确定所有调节区间的模拟负荷变化曲线；
实时数据获取模块，用于在获取到实时调频调峰指令时，获得实时调频调峰指令下发时刻的实时机组负荷，并基于实时调频调峰指令获得实时负荷响应需求；
目标区间判断模块，用于基于所述实时机组负荷和所述实时负荷响应需求确定所处的目标调节区间；
控制模块，用于基于所述实时负荷响应需求和所述目标调节区间的模拟负荷变化曲线计算超级电容储能的出力功率，以控制超级电容储能进行响应。
7.如权利要求6所述的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制系统，其特征在于，所述历史负荷数据包括历史调频调峰指令下发时刻开始的设定时间段的机组负荷序列，所述曲线生成模块，具有用于：
获得各历史调频调峰指令下发时刻的初始机组负荷和对应的所述历史负荷响应需求的第一差值；确定各第一差值所处的调节区间；针对每一个调节区间，基于所有第一差值对应的历史调频调峰指令下发时刻开始的设定时间段的机组负荷序列得到该调节区间对应的负荷响应数据集；基于各调节区间对应的负荷响应数据集获得各调节区间对应的负荷响应变化数据集；针对每一个调节区间，基于负荷响应变化数据集中相同时刻的负荷响应变化数据得到对应时刻的负荷平均变化值，进而得到该调节区间对应的模拟负荷变化曲线。
8.如权利要求7所述的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制系统，其特征在于，所述目标区间判断模块，具体用于：
计算所述实时负荷响应需求和所述实时机组负荷的第二差值；
比较所述第二差值与各个调节区间，以确定所述第二差值所处的目标调节区间。
9.如权利要求8所述的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制系统，其特征在于，所述控制模块，具体用于：
从实时调频调峰指令下发时刻开始，对于每个时刻，计算所述实时负荷响应需求与所述目标调节区间的模拟负荷变化曲线中对应时刻的负荷平均变化值的第三差值，将所述第三差值作为超级电容储能的出力功率。
10.一种机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-5中任一项所述的机组配置超级电容储能参与电网调频调峰的控制方法。
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