CN206471840U - 一种多台火电机组电化学储能辅助调频控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多台火电机组辅助调频装置，包括电化学储能装置、储能电池能量平衡管理系统、储能辅助调频控制装置、双向变流器、变压器及切换装置，储能辅助调频控制装置用于依据电化学储能装置状态、当前被投入的火电机组对应的AGC指令及运行状态控制电化学储能装置先进行相应动作并控制切换装置将电化学储能装置切换至当前运行的火电机组；当前被投入的火电机组对应的AGC指令为升/降负荷指令时，电化学储能装置相应地进行放/充电，以实现火电机组的输出快速响应AGC指令。本实用新型调节速度快，响应时间短，且由于设置了切换装置，多台火电机组可以共用一个用于切换使用的电化学储能装置，提高了资源利用率，成本低。

Description

一种多台火电机组电化学储能辅助调频控制装置

技术领域

本实用新型涉及火电技术领域，特别是涉及一种多台火电机组电化学储能辅助调频控制装置。

背景技术

火电机组通过燃烧煤来为电网供电，在实际应用中，电网的负荷、频率会发生波动，为了将电网的负荷、频率维持在设定范围内，需要实时调整火电机组的出力和相应设备的运行方式，即火电机组输出功率，现有的火电机组通过火电厂远动装置接受到来自电网的AGC(Automatic Generation Control，自动发电控制)指令后能够进行相应的动作，以保证火电机组实发功率跟随电网AGC指令。

我国现有的火电厂为资源共享，提高设备利用率、共享率，配置多为多台机组(2台及以上)，现有的火电机组在进行AGC调频时需要火电机组的主、辅机设备启停及相应动作。一方面，现有技术中的火电机组的主、辅机设备调节速度慢，响应时间长，调整其输出电的功率至预设功率的过程所需时间较长。因此，造成火电机组负荷不能快速、准确响应电网AGC指令，由于可再生能源并入电网时对电网的冲击较大，此时如果依靠火电机组短时间内调频则难度较大。另一方面，如果电网AGC指令波动频繁，会造成火电机组主、辅机设备频繁启停，机组参数剧烈波动，导致主、辅机设备磨损严重，使用寿命下降，设备故障率较高，直接影响火电机组安全稳定运行，且还会造成机组脱硫、脱销控制难度加大。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多台火电机组辅助调频装置，在电网需要调频时，优先控制电化学储能装置进行相应动作，一方面，调节速度快，响应时间短，能够有效解决机组因响应AGC指令所造成的火电机组辅机设备、主汽调门频繁启停、动作，减少设备磨损，主、附设备使用寿命增加、故障率减少，减少了机组脱硫、脱硝控制难度和喷氨使用量，降低机组排放的氮氧化物；减少锅炉运行参数频繁剧烈变化，平缓配风，减少锅炉炉管磨损，延长锅炉安全运行时间；减少了可再生能源并入电网对电可网的冲击；另一方面，由于设置了切换装置，多台火电机组可以共用一个电化学储能装置，提高了资源利用率，且降低了成本。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种多台火电机组辅助调频装置，包括电化学储能装置、储能电池能量平衡管理系统、储能辅助调频控制装置、双向变流器、变压器及切换装置，其中：

所述储能辅助调频控制装置分别与所述储能电池能量平衡管理系统、每台火电机组的控制单元及所述双向变流器连接，用于依据所述电化学储能装置的状态、当前被投入的火电机组对应的AGC指令及运行状态控制所述电化学储能装置先进行相应动作并控制所述切换装置将所述电化学储能装置切换至当前运行的火电机组；其中，当前被投入的火电机组对应的所述AGC指令为升/降负荷指令时，所述电化学储能装置相应地进行放/充电，以实现所述火电机组的输出快速响应AGC指令；

所述电化学储能装置分别与所述储能电池能量平衡管理系统及所述双向变流器连接，所述变压器分别与所述双向变流器及所述切换装置连接；所述切换装置还分别与每台火电机组的厂用电母线连接。

优选地，所述火电机组的个数为2台。

优选地，所述电化学储能装置为磷酸铁锂功率型电池。

优选地，所述电化学储能装置为三元锂电池。

优选地，所述控制单元为分散式控制系统DCS。

本实用新型提供了一种多台火电机组辅助调频装置，包括电化学储能装置、储能电池能量平衡管理系统、储能辅助调频控制装置、双向变流器、变压器及切换装置，其中，储能辅助调频控制装置用于依据电化学储能装置状态、当前被投入的火电机组对应的AGC指令及运行状态控制电化学储能装置先进行相应动作并控制切换装置将电化学储能装置切换至当前运行的火电机组；当当前被投入的火电机组对应的AGC指令为升/降负荷指令时，电化学储能装置相应地进行放/充电，以实现火电机组的输出快速响应AGC指令。

可见，本实用新型提供的多台火电机组辅助调频装置，在电网需要升、降负荷时，优先控制电化学储能装置进行相应动作，一方面，调节速度快，响应时间短，能够有效解决机组因响应AGC指令所造成的火电机组辅机设备、主汽调门频繁启停、动作，减少设备磨损，主、附设备使用寿命增加、故障率减少，减少了机组脱硫、脱硝控制难度和喷氨使用量，降低机组排放的氮氧化物；减少锅炉运行参数频繁剧烈变化，平缓配风，减少锅炉炉管磨损，延长锅炉安全运行时间；减少了可再生能源并入电网对电可网的冲击；另一方面，由于设置了切换装置，多台火电机组可以共用一个电化学储能装置，提高了资源利用率，且降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种多台火电机组辅助调频装置的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种多台火电机组辅助调频装置，在电网需要升/降负荷时，优先控制电化学储能装置进行相应动作，一方面，调节速度快，响应时间短，能够有效解决机组因响应AGC指令所造成的火电机组主、辅机设备、主汽调门频繁启停、动作，减少设备磨损，主、附设备使用寿命增加、故障率减少，减少了机组脱硫、脱硝控制难度和喷氨使用量，降低机组排放的氮氧化物；减少锅炉运行参数频繁剧烈变化，平缓配风，减少锅炉炉管磨损，延长锅炉安全运行时间；减少了可再生能源并入电网对电可网的冲击；另一方面，由于设置了切换装置，多台火电机组可以共用一个用于切换使用的电化学储能装置，提高了资源利用率，且降低了成本。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参照图1，图1为本实用新型提供的一种多台火电机组辅助调频装置的结构示意图，包括电化学储能装置1、用于记录、管理电化学储能装置1的状态的储能电池能量平衡管理系统2、储能辅助调频控制装置3、双向变流器4、变压器5及切换装置6，其中：

储能辅助调频控制装置3分别与储能电池能量平衡管理系统2、每台火电机组的控制单元及双向变流器4连接，用于依据电化学储能装置1的状态、当前被投入的火电机组对应的AGC指令及运行状态控制电化学储能装置1先进行相应动作并控制切换装置6将电化学储能装置1切换至当前运行的火电机组；当前被投入的火电机组对应的AGC指令为升/降负荷指令时，电化学储能装置1相应地进行放/充电，以实现火电机组的输出快速响应AGC指令；

电化学储能装置1分别与储能电池能量平衡管理系统2及双向变流器4连接，变压器5分别与双向变流器4及切换装置6连接；切换装置6还分别与每台火电机组的厂用电母线连接。

本申请中提出的多台火电机组辅助调频装置是为了对火电机组进行辅助调频。从理论上来说可以为每台火电机组配置一套辅助调频装置，但因为机组检修、设备故障、线路故障、电网调整等原因会造成，多台火电机组中在同一时刻可能只有一台火电机组被投入使用，因此，存在一台火电机组正在运行，剩下的火电机组停止运行的情况，造成了未运行的火电机组对应的辅助调频装置的资源浪费。

为此，本申请为多台火电机组仅配置一台辅助调频装置，且在该辅助调频装置与多台火电机组之间设置切换装置6，储能辅助调频控制装置3检测到哪台火电机组运行就将电化学储能装置1切换至该运行的火电机组，从而提高了资源利用率，且降低了成本。

具体地，这里的火电机组的运行状态包括火电机组的当前负荷及工况。储能电池能量平衡管理系统2用于记录、管理电化学储能装置1的状态。

在实际应用中，当切换装置6将辅助调频装置切换至某一运行的火电机组时，储能辅助调频控制装置3会实时地采集电化学储能装置1的状态，及分别采集各个控制单元发送的AGC指令(电厂远动装置发送至控制单元AGC指令)和火电机组的运行状态，并判断哪个火电机组当前正在运行，然后再依据电化学储能装置1的状态、当前正在运行的火电机组的运行状态及其对应的AGC指令来控制电化学储能装置1进行相应地动作。

具体地，这里的电化学储能装置1的状态可以包括电化学储能装置1是否故障及电化学储能装置1的电量等。

作为一种优选地实施例，为了保护电化学储能装置1，避免电化学储能装置1过充过放，在电网进行调频时，可以在电化学储能装置1无故障且其容量在预设范围内的前提下对电化学储能装置1进行充/放电，具体地，这里的预设范围例如可以为电化学储能装置1总容量的20％-90％，本申请对于电化学储能装置1容量的预设范围的具体数值不做特别的限定，根据实际情况来定。

在实际应用中，储能辅助调频控制装置3会实时地采集电化学储能装置1的状态、控制单元发送的AGC指令和火电机组的运行状态，当AGC为升负荷指令时，储能辅助调频控制装置3首先判断电化学储能装置1是否故障，如果故障，则储能辅助调频控制装置3发出不动作指令，控制储能辅助调频装置不动作，同时与火电机组的控制单元进行信息交互，控制单元控制火电机组增加出力，以实现火电机组的输出快速响应AGC指令，如果电化学储能装置1正常，则继续判断电化学储能装置1的容量是否在预设范围内，如果是，则储能辅助调频控制装置3直接控制电化学储能装置1先进行放电，来实现火电机组的负荷跟随AGC指令。否则，储能辅助调频控制装置3发出不动作指令，控制储能辅助调频装置不动作，但会与火电机组的控制单元进行交互，控制单元控制火电机组出力。

当AGC为降负荷指令时，首先判断电化学储能装置1是否故障，如果故障，则储能辅助调频控制装置3发出不动作指令，控制储能辅助调频装置不动作，同时与火电机组的控制单元进行信息交互，控制单元控制火电机组减少出力，以实现火电机组负荷跟随AGC指令，如果正常，则继续判断电化学储能装置1的容量是否在预设范围内，如果是，则储能辅助调频控制装置3直接控制电化学储能装置1作为负载进行充电，来实现火电机组负荷跟随AGC指令。否则，储能辅助调频控制装置3发出不动作指令，控制储能辅助调频装置不动作，火电机组的控制单元控制火电机组进行相应动作，以保证火电机组的负荷跟随AGC指令。

作为一种优选地实施例，火电机组的个数为2台。

具体地，可以将电化学储能装置1通过双向变流器4及变压器5分别接入两台火电厂单台机组高压厂用电开关柜下口，通过控制两台机组的切换装置6来实现辅助调频装置根据机组运行情况进行自动切换，当电厂出现一台机组运行，一台机组检修停运或一台机组出现设备故障、线路故障需要退出辅助调频装置的情况，控制单元可以控制辅助调频装置自动切换到运行机组或未出现设备故障、线路故障且运行的机组厂用母线。采集当前投入辅助调频装置的机组相关数据，控制辅助调频装置出力，当运行辅助调频装置的火电机组接受AGC指令升负荷时，储能辅助调频控制装置3采集AGC指令、机组当前负荷及工况、电化学储能装置1运行状态，进行逻辑判断和运算，控制电化学储能装置1先行动作，进行放电保证机组负荷跟随AGC指令，待机组响应后慢慢减少储能出力；当火电机组接受自发电控制AGC指令降负荷时，控制电化学储能装置1作为负载进行充电，保证机组负荷跟随AGC指令。

当然，这里的火电机组的个数还可以为其他数值，本实用新型在此不做特别的限定。

作为一种优选地实施例，电化学储能装置1为磷酸铁锂功率型电池。

具体地，磷酸铁锂功率型电池具有寿命长、充电快速、容量大、安全性高、绿色环保，无毒，无污染及成本低的优点。

作为一种优选地实施例，电化学储能装置1为三元锂电池。

三元锂电池具有成本、容量大、寿命长及安全性能高的优点。

作为一种优选地实施例，控制单元为DCS(Distributed Control System，分布式控制系统)。

另外，本申请中的电化学储能装置1还可以为其他类型的电化学储能装置，本实用新型在此不做特别的限定，能实现本实用新型的目的即可。

本实用新型提供了一种多台火电机组辅助调频装置，包括电化学储能装置、储能电池能量平衡管理系统、储能辅助调频控制装置、双向变流器、变压器及切换装置，其中，储能辅助调频控制装置用于依据电化学储能装置状态、控制单元发送的AGC指令和火电机组的运行状态控制电化学储能装置先进行相应动作；当AGC指令为升/降负荷指令时，电化学储能装置相应地进行放/充电，以实现火电机组的输出快速响应AGC指令；切换装置用于依据切换指令将电化学储能辅助调频装置切换至当前运行的火电机组。

可见，本实用新型提供的多台火电机组辅助调频装置，在电网需要升/降负荷时，优先控制电化学储能装置进行相应动作，一方面，调节速度快，响应时间短，调节精度高，能够有效解决机组因响应AGC指令所造成的火电机组辅机设备、主汽调门频繁启停、动作，减少设备磨损，主、附设备使用寿命增加、故障率减少，减少了机组脱硫、脱硝控制难度和喷氨使用量，降低机组排放的氮氧化物；减少锅炉运行参数频繁剧烈变化，平缓配风，减少锅炉炉管磨损，延长锅炉安全运行时间；减少了可再生能源并入电网对电可网的冲击；另一方面，由于设置了切换装置，多台火电机组可以共用一个电化学储能装置，提高了资源利用率，且降低了成本。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种多台火电机组辅助调频装置，其特征在于，包括电化学储能装置、储能电池能量平衡管理系统、储能辅助调频控制装置、双向变流器、变压器及切换装置，其中：

所述储能辅助调频控制装置分别与所述储能电池能量平衡管理系统、每台火电机组的控制单元及所述双向变流器连接，用于依据所述电化学储能装置的状态、当前被投入的火电机组对应的AGC指令及运行状态控制所述电化学储能装置先进行相应动作并控制所述切换装置将所述电化学储能装置切换至当前运行的火电机组；其中，当前被投入的火电机组对应的所述AGC指令为升/降负荷指令时，所述电化学储能装置相应地进行放/充电，以实现所述火电机组的输出快速响应AGC指令；

所述电化学储能装置分别与所述储能电池能量平衡管理系统及所述双向变流器连接，所述变压器分别与所述双向变流器及所述切换装置连接；所述切换装置还分别与每台火电机组的厂用电母线连接。

2.如权利要求1所述的多台火电机组辅助调频装置，其特征在于，所述火电机组的个数为2台。

3.如权利要求1所述的多台火电机组辅助调频装置，其特征在于，所述电化学储能装置为磷酸铁锂功率型电池。

4.如权利要求1所述的多台火电机组辅助调频装置，其特征在于，所述电化学储能装置为三元锂电池。

5.如权利要求1所述的多台火电机组辅助调频装置，其特征在于，所述控制单元为分散式控制系统DCS。