CN209046262U - 联合储能调频系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种联合储能调频系统，包括：接收并转发AGC指令的电厂远程终端控制单元，接收AGC指令、并基于AGC指令控制发电机组出力的电厂分散控制单元，发电机组，以及储能装置；储能装置包括接收AGC指令、基于AGC指令向对应的储能单元发送控制指令的储能主控单元，接收控制指令的第一储能单元，接收控制指令的第二储能单元；第一储能单元与所述第二储能单元的储能方式不同；电厂远程终端控制单元与电厂分散控制单元、储能装置连接；电厂分散控制单元还与发电机组连接；储能主控单元与第一储能单元、第二储能单元连接。通过上述系统，可以根据不同情况选择不同的储能单元完成调频出力，从而在保证发电机组调频性能的同时降低度电成本。
Description
技术领域
本申请涉及电力技术领域，特别是涉及一种联合储能调频系统。
背景技术
随着新能源发电的快速发展及大量新能源发电机组并网，电力系统结构发生变化。新能源发电受限于功能规范等原因，当前基本不具备频率调节功能，随着新能源发电机组的占比逐步提高，整个系统的相对惯量比降低，可用的调频资源越来越少，系统频率调节能力显著下降，电网的频率稳定问题日益突出，这是目前电力系统存在的结构性困境。
在电力系统中，AGC主要通过实时调节电网中的调频电源的有功出力，实现对电网频率及联络线功率进行控制，解决秒或者分钟级短时间尺度的区域电网内具有随机特性的有功不平衡问题，这对AGC电源性能提出了调节速率快，调节精度高，频繁转换功率调节方向等较高要求。目前的火电机组采用电化学储能参与火电厂AGC联合调频，电化学储能系统调节速率快，调节精度高，具有快速和精确的响应能力，用于火电机组联合调频，能取得较好效果；但这种方法中的对于电化学储能电池要求较高，储能电池损耗高，导致度电成本高。
实用新型内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种联合储能调频系统。
一种联合储能调频系统，包括：
接收并转发AGC指令的电厂远程终端控制单元，接收所述AGC指令、并基于所述AGC指令控制发电机组出力的电厂分散控制单元，发电机组，以及储能装置；
所述储能装置包括接收AGC指令、基于所述AGC指令向对应的储能单元发送控制指令的储能主控单元，接收控制指令的第一储能单元，接收控制指令的第二储能单元；所述第一储能单元与所述第二储能单元的储能方式不同；
所述电厂远程终端控制单元与所述电厂分散控制单元、所述储能装置连接；所述电厂分散控制单元还与所述发电机组连接；所述储能主控单元与所述第一储能单元、所述第二储能单元连接。
在其中一个实施例中，所述发电机组、所述储能装置分别连接到电网。
在其中一个实施例中，所述第一储能单元为物理储能单元。
在其中一个实施例中，所述物理储能单元包括飞轮储能单元。
在其中一个实施例中，所述第二储能单元为化学储能单元。
在其中一个实施例中，所述化学储能单元包括电化学储能单元。
在其中一个实施例中，所述电化学储能单元包括以下至少一项：锂离子电池，铅酸、铅碳、镍氢、镍镉、钠硫、钒液硫、镁、镍锌、锌空气蓄电池。
在其中一个实施例中，还包括储能逆变器，所述储能逆变器与所述第二储能单元连接。
在其中一个实施例中，所述电厂远程终端控制单元与电网调度中心连接，接收所述电网调度中心发送的AGC指令。
在其中一个实施例中，所述发电机组、所述储能装置还分别与电厂负载连接。
上述联合储能调频系统，包括接收并转发AGC指令的电厂远程终端控制单元，接收所述AGC指令、并基于所述AGC指令控制发电机组出力的电厂分散控制单元，发电机组，以及储能装置；储能装置包括接收AGC指令并基于所述AGC指令向储能单元发送控制指令的储能主控单元，接收控制指令并根据所述控制指令出力的第一储能单元，接收控制指令并根据所述控制指令出力的第二储能单元；通过储能主控单元基于AGC指令向对应的储能单元发送控制指令，从而可以根据不同情况选择不同的储能单元完成调频出力，从而在保证发电机组调频性能的同时降低度电成本。
附图说明
图1为一个实施例中联合储能调频系统的结构示意图；
图2为另一个实施例中联合储能调频系统的结构示意图；
图3为一个实施例中飞轮储能和电化学储能配合调频的示意图；
图4为一个具体实施例中的联合储能调频系统的工作原理图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，本申请提供一种联合储能调频系统，如图1所示，包括：电厂远程终端控制单元110、电厂分散控制单元120、发电机组130、储能装置140。其中，储能装置140包括：储能主控单元141、第一储能单元142、第二储能单元143。
电厂远程终端控制单元110与电厂分散控制单元120、储能装置140连接；电厂分散控制单元120还与发电机组130连接；储能主控单元141与第一储能单元142、第二储能单元142连接。
其中，电厂远程终端控制单元110接收并转发AGC指令；电厂分散控制单元120接收AGC指令、并基于AGC指令控制发电机组出力。
储能主控单元141接收AGC指令、基于AGC指令向对应的储能单元发送控制指令，第一储能单元141接收储能主控单元发送的控制指令，第二储能单元143接收储能主控单元发送的控制指令；第一储能单元与第二储能单元的储能方式不同。
在一个实施例中，电厂远程终端控制单元与电网调度中心连接，接收电网调度中心发送的AGC指令。本实施例中，联合储能调频系统的工作过程为：电厂远程终端控制单元接收来自电网调度中心发送的AGC指令，将AGC指令转发至电厂分散控制单元和储能装置的储能主控单元。其中，电厂分散控制单元在接收到AGC指令之后，基于AGC指令控制发电机组的出力，并确定发电机组的出力值。而储能主控单元在接收到AGC指令时，基于AGC指令确定储能方式，并根据确定的储能方式向对应的储能单元发送控制单元，以控制对应的储能单元出力。储能主控单元可以是采用任意一种现有的可以实现的方式确定储能方式。
进一步地，在一个实施例中，若储能主控单元基于AGC指令确定的储能方式为第一储能方式，则储能主控单元向与第一储能方式对应的第一储能单元发送控制指令，以控制第一储能单元出力；在另一个实施例中，储能主控单元基于AGC指令确定的储能方式为第二储能方式，则储能主控单元向与第二储能方式对应的第二储能单元发送控制单元，以控制第二储能单元出力。
其中，AGC(Automatic Generation Control，自动发电控制)指令为电厂远程终端控制单元(RTU，Remote Terminal Unit)接收的从电网调度中心发出的指令，电厂远程终端控制单元将接收到的AGC指令转发至电厂分散控制单元和储能装置的储能主控单元。AGC指令用于调节发电厂的发电机有功输出以响应负荷的变化。其中，AGC指令限定了联合储能调频系统的出力值，出力的响应时间。响应时间是指下发指令后，机组出力在原出力点的基础上，可靠地跨出与调节方向一致的调节死区所用的时间。其中，联合储能调频系统中的发电机组为主要出力的部分，除去机组出力以外的其余部分出力由储能装置完成。
其中，电厂远程终端控制单元RTU是安装在远程现场的电子设备，用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备。RTU将测得的状态或信号转换成可在通信媒体上发送的数据格式。它还将从中央计算机发送来得数据转换成命令，实现对设备的功能控制。电厂分散控制单元(DCS，Distributed Control System)在接收到AGC指令后，基于AGC指令控制与其连接的发电机组出力，并确定机组出力的数值，进一步地，DCS可以将机组出力值发送至储能主控单元，以供储能主控单元确定储能方式。
上述联合储能调频系统，包括接收并转发AGC指令的电厂远程终端控制单元，接收所述AGC指令、并基于所述AGC指令控制发电机组出力的电厂分散控制单元，发电机组，以及储能装置；储能装置包括接收AGC指令并基于所述AGC指令向储能单元发送控制指令的储能主控单元，接收控制指令并根据所述控制指令出力的第一储能单元，接收控制指令并根据所述控制指令出力的第二储能单元；通过储能主控单元基于AGC指令向对应的储能单元发送控制指令，从而可以根据不同情况选择不同的储能单元完成调频出力，从而在保证发电机组调频性能的同时降低度电成本。
其中，在一个实施例中，发电机组、储能装置分别连接到电网。在本实施例中，联合储能调频系统将发电机组出力和储能装置的出力合并后上传电网，进一步可以将合并后的出力信号作为AGC考核依据，从而提高机组的调频性能。
在一个实施例中，第一储能单元为物理储能单元。其中，物理储能可以是利用抽水、压缩空气、飞轮等物理方法实现能量的存储，具有环保、绿色的优点。
在一个实施例中，物理储能采用的飞轮储能方式；如图2所示，物理储能单元包括飞轮储能单元。其中，飞轮储能是指利用电动机带动飞轮高速旋转，在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的储能方式。技术特点是高功率密度、长寿命。通过飞轮储能方式存储电能时，电能通过电力转换器变换后驱动电机运行，电机带动飞轮加速转动，飞轮以动能的形式把能量储存起来，完成电能到机械能转换的储存能量过程，能量储存在高速旋转的飞轮体中；之后，电机维持一个恒定的转速，直到接收到一个能量释放的控制信号；释能时，高速旋转的飞轮拖动电机发电，经电力转换器输出适用于负载的电流与电压，完成机械能到电能转换的释放能量过程。整个飞轮储能装置可以实现电能的输入、储存和输出过程。
在一个实施例中，第二储能单元为化学储能单元。其中，化学储能包括利用各类蓄电池、可再生燃料电池、液流电池、超级电容器等存储电能。
进一步地，在一个实施例中，化学储能采用的电化学储能的方式，因此在本实施例中，如图2所示，化学储能单元包括电化学储能单元。电化学储能是指各种二次电池储能，在一个实施例中，电化学储能单元包括以下至少一项：锂离子电池，铅酸、铅碳、镍氢、镍镉、钠硫、钒液硫、镁、镍锌、锌空气蓄电池。
其中，在一个实施例中，联合储能调频系统的储能装置包括飞轮储能装置和电化学储能装置，电化学储能的电池放电倍率小，可作为能量型储能系统；飞轮储能的放电倍率大，可作为功率型储能系统。如图3所示，为飞轮储能和电化学储能配合调频的示意图。其中，放电倍率为功率与容量的比值，电化学储能方式的放电倍率最大可以到1C，而飞轮储能方式的放电倍率可以达到2C-4C。可以理解地，在其它实施例中，储能调频方法也可以采用其它方式的储能装置来完成储能。在本实施例中，如果得到的比较结果为需要短时间大倍率充放电，则选择飞轮储能；如果需要长时间小倍率充放电，则选择电化学储能。
在一个实施例中，上述联合储能调频系统还包括储能逆变器，储能逆变器与第二储能单元连接。在第二储能单元为电化学储能单元时，储能逆变器与电化学储能单元连接。其中，逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成交流电(一般为220V,50Hz正弦波)的装置，通常逆变器由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。本实施例中的储能逆变器将存储的直流电能转变为交流电。
在一个实施例中，发电机组还与电厂负载连接，储能装置还与电厂负载连接。如图4所示，为一个具体实施例中的联合储能调频系统的工作原理图。
电网调度中心发出AGC指令至电厂远程终端控制单元RTU，RTU将AGC指令转发至电厂分散控制单元DCS和储能主控单元，DCS基于AGC指令控制机组出力，并将机组出力值发送至储能主控单元。
储能主控单元接收到AGC指令时，基于AGC指令确定储能方式，基于确定的储能方式向对应的储能装置发送控制指令，控制对应的储能装置出力。
具体地，若储能主控单元确定储能方式为化学储能，则向电化学储能装置发送控制指令，控制电化学储能装置出力；若储能主控单元确定储能方式为物理储能，则向飞轮储能单元发送控制指令，控制飞轮储能单元出力。
进一步地，若确定的储能方式为电化学储能方式，则由电化学储能单元输出的出力信号通过储能逆变器PCS(Power Conversion System)进行交直流的变换，然后进行储能升压变得到处理后的出力信号，将电化学储能单元输出并处理后的出力信号与发电机组出力信号合并后，经过电厂主变，然后上传到电网。
若确定的储能方式为飞轮储能方式，则由飞轮储能装置输出的出力信号经过储能升压变后，与发电机组的出力信号合并，经过电厂主变，然后上传到电网。
通过上述联合储能调频系统，引入飞轮储能系统，充分利用飞轮储能和电化学储能的优势互补，解决电化学储能运行方面的天然缺陷。电化学电池放电倍率小，可作为能量型储能系统，飞轮系统放电倍率大，可作为功率型储能系统，二者共同参与火电厂AGC联合调频工作，在完美响应AGC指令的同时，提高火电厂AGC联合调频中电化学储能电池的寿命，间接降低了储能电站的度电成本。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种联合储能调频系统，其特征在于，包括：
接收并转发AGC指令的电厂远程终端控制单元，接收所述AGC指令、并基于所述AGC指令控制发电机组出力的电厂分散控制单元，发电机组，以及储能装置；
所述储能装置包括接收AGC指令、基于所述AGC指令向对应的储能单元发送控制指令的储能主控单元，接收控制指令的第一储能单元，接收控制指令的第二储能单元；所述第一储能单元与所述第二储能单元的储能方式不同；
所述电厂远程终端控制单元与所述电厂分散控制单元、所述储能装置连接；所述电厂分散控制单元还与所述发电机组连接；所述储能主控单元与所述第一储能单元、所述第二储能单元连接。
2.根据权利要求1所述的联合储能调频系统，其特征在于，所述发电机组、所述储能装置分别连接到电网。
3.根据权利要求1所述的联合储能调频系统，其特征在于，所述第一储能单元为物理储能单元。
4.根据权利要求3所述的联合储能调频系统，其特征在于，所述物理储能单元包括飞轮储能单元。
5.根据权利要求1所述的联合储能调频系统，其特征在于，所述第二储能单元为化学储能单元。
6.根据权利要求5所述的联合储能调频系统，其特征在于，所述化学储能单元包括电化学储能单元。
7.根据权利要求6所述的联合储能调频系统，其特征在于，所述电化学储能单元包括以下至少一项：锂离子电池，铅酸、铅碳、镍氢、镍镉、钠硫、钒液硫、镁、镍锌、锌空气蓄电池。
8.根据权利要求1所述的联合储能调频系统，其特征在于，还包括储能逆变器，所述储能逆变器与所述第二储能单元连接。
9.根据权利要求1所述的联合储能调频系统，其特征在于，所述电厂远程终端控制单元与电网调度中心连接，接收所述电网调度中心发送的AGC指令。
10.根据权利要求1所述的联合储能调频系统，其特征在于，所述发电机组、所述储能装置还分别与电厂负载连接。
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