WO2022016655A1 - 一种具有用可控负荷的储能装置参与火电机组一次调频系统 - Google Patents

一种具有用可控负荷的储能装置参与火电机组一次调频系统 Download PDF

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兀鹏越
孙钢虎
柴琦
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高峰
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    • H02J3/00142—Oscillations concerning frequency

Definitions

  • the invention belongs to the technical field of thermal power generation, in particular to an energy storage device with a controllable load participating in a primary frequency regulation system of a thermal power unit.
  • the energy storage battery is generally used to participate in the primary frequency regulation control of the thermal power plant, but the transformation of the energy storage battery is relatively complicated, and the workload of the original system transformation is relatively large.
  • the energy storage battery is connected to the power side of the plant through a bidirectional power conversion system (PCS), which will cause excessive short-circuit current at the generator end, which is not conducive to the safe and stable operation of the unit, and on the other hand, the generator outlet
  • PCS bidirectional power conversion system
  • the capacity of the circuit breaker should be increased accordingly and the cost will be increased.
  • the cost of the IGBT used in the PCS device of the energy storage battery is too high and is easily damaged, which will inevitably affect the application of the energy storage battery in the primary frequency regulation of thermal power units.
  • the power grid dispatching agency conducts a frequency regulation assessment on the power plant through the change of the machine-end load collected by the RTU system.
  • the RTU system cannot collect the output information of the energy storage device.
  • the energy storage device participates in the primary frequency regulation of the thermal power unit, its improvement effect on the assessment indicators cannot be quantified and then fed back to the dispatching agency, which affects the assessment results and the power plant revenue.
  • the purpose of the present invention is to provide an energy storage device with a controllable load to participate in the primary frequency modulation system of the thermal power unit, which can meet the primary frequency modulation performance of the thermal power unit, and make little changes to the original thermal power unit.
  • the selected energy storage device with controllable load has no short-circuit feedback current; the power conversion device has a simple structure, only needs single-phase transmission power, and has high reliability; after the power information of the energy storage device is transmitted to the generator outlet power transmitter The difference with the output power of the generator is sent to the RTU device as the actual output of the unit to improve the quality of the primary frequency modulation response.
  • the present invention adopts the following technical scheme to realize:
  • An energy storage device with a controllable load participates in a primary frequency regulation system of a thermal power unit, including a factory power unit, an energy storage unit and a power transmission unit; wherein,
  • the energy storage unit is connected to the factory power unit through the outlet circuit breaker of the energy storage unit; the power information transmitted to the energy storage unit by section 1B of the 6kV factory bus in the factory power unit is sent to the power generation unit in the power transmission unit.
  • the difference between the power transmitter at the outlet of the generator and the collected output power of the generator is sent to the RTU device as the actual output of the unit.
  • a further improvement of the present invention lies in that the plant power unit includes the high plant transformer, the 6kV busbar section 1B and the high power transformer low voltage side 1A section circuit breaker, and the high power transformer passes through the high power transformer low voltage side 1B section circuit breaker and the high power transformer respectively.
  • the 1A section circuit breaker on the low voltage side of the transformer is connected to the 1B section of the 6kV utility busbar and the 1A section circuit breaker on the low voltage side of the high power plant transformer.
  • a further improvement of the present invention lies in that, in the energy storage unit, the electric energy comes from the 1B section of the 6kV factory bus, and in turn passes through the outlet circuit breaker of the energy storage unit, the energy storage step-down transformer and the single-phase conduction thyristor to the controllable load energy storage device powered by.
  • a further improvement of the present invention is that the single-phase conduction thyristor realizes power regulation control by controlling the conduction time of the thyristor.
  • the further improvement of the present invention is to perform primary frequency regulation for the auxiliary generator set, control the conduction time of the single-phase conduction thyristor in real time according to the change of the grid frequency, change the power input from the plant power system to the energy storage device in real time, and improve the primary frequency regulation of the thermal power set. indicators, one FM assessment will be exempted.
  • a further improvement of the present invention is that the generator outlet power transmitter simultaneously samples the power information from the energy storage unit and the power information from the generator outlet, and the generator output power minus the energy storage unit absorbed power is sent to the generator as the actual output of the unit. RTU unit.
  • the present invention has the following beneficial effects:
  • the energy storage device with controllable load adopted in the present invention can be equivalent to pure resistance, there is no short-circuit current feedback in the event of a short-circuit fault, no need to increase the high plant variable capacity, and the original thermal power plant power consumption system is relatively modified. small.
  • the single-phase conduction thyristor used in the present invention only needs single-phase conduction, that is, the power transmission direction is from the high-voltage side to the low-voltage side to the energy storage device, with simple structure and high reliability.
  • the difference with the output power of the generator is sent to the RTU device as the actual output of the unit.
  • the power information makes the improvement effect of the energy storage device on the assessment indicators quantified. Feedback to the dispatching agency can effectively improve the response quality of primary frequency regulation, meet the requirements of assessment indicators, reduce/exempt primary frequency regulation assessment, and improve the economic benefits of power generation enterprises.
  • the present invention has low transformation and operation and maintenance costs. It only needs to add an energy storage device, a single-phase conduction thyristor and an outlet circuit breaker, and does not need to modify the original power system and the circuit breaker on the high-power-plant-transformation low-voltage side, thereby improving the power supply. economical.
  • the present invention has low operation and maintenance cost, simple wiring mode of the whole system, low renovation operation and maintenance cost, high reliability and strong practicability, can effectively improve the response quality of primary frequency regulation, meet the requirements of assessment indicators, and improve the economy of power generation enterprises. benefit.
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram of the present invention.
  • 1 plant power unit
  • 2 energy storage unit
  • 3 power transmission unit
  • 1-1 high power plant transformer
  • 1-2 1B section of 6kV power plant busbar
  • 1-3 high power plant transformer low voltage side 1B Section circuit breaker
  • 1-4 Section 1A circuit breaker on the low voltage side of the high power plant transformer
  • 1-5 Section 1A of the 6kV plant busbar
  • 2-1 The outlet circuit breaker of the energy storage unit
  • 2-2 The energy storage step-down transformer
  • 2-3 single-phase conduction thyristor
  • 2-4 controllable load energy storage device
  • 3-1 generator outlet power transmitter.
  • a layer/element when referred to as being "on" another layer/element, it can be directly on the other layer/element or intervening layers/elements may be present therebetween. element.
  • a layer/element when a layer/element is “on” another layer/element in one orientation, then when the orientation is reversed, the layer/element can be "under” the other layer/element.
  • the present invention has an energy storage device with a controllable load to participate in the primary frequency regulation system of a thermal power unit, and is characterized in that: it includes a factory power unit 1 , an energy storage unit 2 , and a power transmission unit 3 .
  • the energy storage unit 2 is connected to the factory power unit 1 through the outlet circuit breaker 2-1 of the energy storage unit; the power transmitted from the 6kV factory busbar 1B section 1-2 in the factory power unit 1 to the energy storage unit 2
  • the information is sent to the generator outlet power transmitter 3-1 in the power transmission unit 3, and the difference with the collected generator output power is sent to the RTU device as the actual output of the unit.
  • the plant power unit 1 includes the high plant transformer 1-1, the 6kV plant bus 1B section 1-2 and the high power transformer low voltage side 1A section circuit breaker 1-4, the high power transformer 1-1 is transformed into the low voltage through the high power plant respectively.
  • the circuit breaker 1-3 of section 1B on the side and the circuit breaker 1-4 of section 1A on the low-voltage side of the high-plant transformer are connected to the section 1-2 of the 6kV utility busbar 1B and the circuit-breaker 1-4 of section 1A on the low-voltage side of the high-power plant transformer.
  • the electric energy comes from 1-2 of section 1B of the 6kV factory busbar, and passes through the outlet circuit breaker 2-1 of the energy storage unit, the energy storage step-down transformer 2-2, and the single-phase conduction thyristor 2-3 to the outlet.
  • the controllable load energy storage device 2-4 supplies power.
  • the single-phase conduction thyristor 2-3 realizes power regulation control by controlling the conduction time of the thyristor.
  • the conduction time of single-phase conduction thyristor 2-3 is controlled in real time according to the change of the grid frequency, and the power input from the power system 2 to the energy storage device is changed in real time, so as to improve the primary frequency regulation index of the thermal power set and reduce the A FM examination.
  • the generator outlet power transmitter 3-1 transmitter is a measuring instrument with dual functions that can not only measure active and reactive power, but also measure active and reactive electric energy.
  • the power transmitter can convert the input voltage and input current signals into measurement signals that have a fixed function relationship with parameters such as active power, reactive power, and power factor, which is convenient for secondary equipment.
  • the power transmitter used in the present invention simultaneously samples the power information from the energy storage unit and the power information of the generator outlet, and the generator output power minus the energy storage unit absorbed power is sent to the RTU device as the actual output of the unit.

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Abstract

一种具有用可控负荷的储能装置参与火电机组一次调频系统，包括厂用电单元(1)、储能单元(2)和功率传输单元(3)；其中，所述储能单元(2)通过储能单元出口断路器(2-1)连接至厂用电单元(1)；所述厂用电单元(1)中的6kV厂用母线1B段(1-2)传输至储能单元(2)的功率信息，送至功率传输单元(3)中的发电机出口功率变送器(3-1)，与采集到发电机输出功率作差，作为机组实际出力送至RTU装置。该系统能够满足火电机组一次调频性能，对原有的火电机组改动较小。

Description

一种具有用可控负荷的储能装置参与火电机组一次调频系统 【技术领域】
本发明属于火力发电技术领域，具体涉及一种具有用可控负荷的储能装置参与火电机组一次调频系统。
【背景技术】
目前的火力发电厂，因受供电煤质波动、风粉系统在线测量精度不高等客观因素的影响，在较快升降负荷速率时，控制系统难以保证机组的参数稳定，同时加剧了机组的煤耗与磨损。目前采用的高压调门节流技术以及多变量协同优化系统，虽然可以在大幅提升机组快速调节能力的同时兼顾机组的运行稳定性及长期的节能收益，但是机组实际负荷变化与电网一次调频考核要求的理想负荷变化曲线之间仍存在一定的差距，因此有必要通过其他手段来补充机组负荷响应的不足。
现有技术中，一般利用储能电池参与到火力发电厂一次调频控制中，但储能电池改造比较复杂，对原系统改造的工作量较大。储能电池通过双向功率转换装置(Power Conversion System，PCS)接在厂用电侧，在发电机机端会引起短路电流过大，这一方面不利于机组安全稳定运行，另一方面发电机出口断路器的容量要随之增大进而使成本提高。储能电池PCS装置所采用的IGBT造价过高，且容易损坏，这势必会影响储能电池在火电机组一次调频中的应用。电网调度机构通过RTU系统采集到的机端负荷变化情况对发电厂进行一次调频考核，RTU系统不能采集到储能装置的出力信息。储能装置参与到火电机组一次调频时，其对考核指标的改善作用不能量化后反馈至调度机构，影响了考核结果及电厂收益。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种具有用可控负荷的储能装置参与火电机组一次调频系统，能够满足火电机组一次调频性能，对原有的火电机组改动较小。所选择的具有可控负荷的储能装置，无短路反馈电流；功率转换装置构造简单，只需要单相传输功率，可靠性高；储能装置的功率信息传输至发电机出口功率变送器后与发电机输出功率作差作为机组实际出力送至RTU装置，提升一次调频响应品质。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案来实现：
一种具有用可控负荷的储能装置参与火电机组一次调频系统，包括厂用电单元、储能单元和功率传输单元；其中，
所述储能单元通过储能单元出口断路器连接至厂用电单元；所述厂用电单元中的6kV厂用母线1B段传输至储能单元的功率信息，送至功率传输单元中的发电机出口功率变送器，与采集到发电机输出功率作差，作为机组实际出力送至RTU装置。
本发明进一步的改进在于，厂用电单元包括高厂变、6kV厂用母线1B段和高厂变低压侧1A段断路器，高厂变分别通过高厂变低压侧1B段断路器和高厂变低压侧1A段断路器连接至6kV厂用母线1B段和高厂变低压侧1A段断路器。
本发明进一步的改进在于，所述储能单元中，电能来自6kV厂用母线1B段，依次通过储能单元出口断路器、储能降压变和单相导通晶闸管向可控负荷储能装置供电。
本发明进一步的改进在于，所述单相导通晶闸管通过控制晶闸管导通时间，实现功率调节控制。
本发明进一步的改进在于，为辅助发电机组进行一次调频，根据电网频率变 化实时控制单相导通晶闸管导通时间，实时改变厂用电系统输入至储能装置的功率大小，改善火电机组一次调频指标，减免一次调频考核。
本发明进一步的改进在于，所述发电机出口功率变送器同时采样来自储能单元的功率信息和发电机出口的功率信息，发电机发出功率减去储能单元吸收功率作为机组实际出力送至RTU装置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明所采用的具有可控负荷的储能装置可以等效为纯电阻，短路故障时无短路电流反馈，不需要增加高厂变容量，对原有的火电机组厂用电系统改动较小。
2、本发明所采用的单相导通晶闸管，晶闸管只需要单相导通，即功率传输方向是由高厂变低压侧传输至储能装置，构造简单，可靠性高。
3、储能装置的功率信息传输至发电机出口功率变送器后与发电机输出功率作差作为机组实际出力送至RTU装置，该功率信息使得储能装置对考核指标的改善作用可以量化地反馈至调度机构，有效提高一次调频响应品质，满足考核指标要求，减少/免除一次调频考核，提升发电企业经济效益。
4、本发明改造及运维成本低，只需要增加储能装置、单相导通晶闸管及出口断路器，无需对原有厂用电系统及高厂变低压侧断路器进行改造，提高了供电经济性。
5、功率控制回路改造简单，只需将储能装置功率信息传输至发电机出口功率变送器。
综上所述，本发明运维费用低，整个系统接线方式简单，改造运维成本低，可靠性高，实用性强，能够有效提升一次调频响应品质，满足考核指标要求，改 善发电企业的经济效益。
【附图说明】
图1为本发明结构原理图。
其中：1—厂用电单元；2—储能单元；3—功率传输单元；1-1—高厂变；1-2—6kV厂用母线1B段；1-3—高厂变低压侧1B段断路器；1-4—高厂变低压侧1A段断路器；1-5—6kV厂用母线1A段；2-1—储能单元出口断路器；2-2—储能降压变；2-3—单相导通晶闸管；2-4—可控负荷储能装置；3-1—发电机出口功率变送器。
【具体实施方式】
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。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，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
本发明公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该 层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明具有用可控负荷的储能装置参与火电机组一次调频系统，其特征在于：包括厂用电单元1；储能单元2；功率传输单元3。所述储能单元2通过储能单元出口断路器2-1连接至厂用电单元1；所述厂用电单元1中的6kV厂用母线1B段1-2传输至储能单元2的功率信息，送至功率传输单元3中的发电机出口功率变送器3-1，与采集到发电机输出功率作差，作为机组实际出力送至RTU装置。
所述厂用电单元1包括高厂变1-1、6kV厂用母线1B段1-2和高厂变低压侧1A段断路器1-4，高厂变1-1分别通过高厂变低压侧1B段断路器1-3和高厂变低压侧1A段断路器1-4连接至6kV厂用母线1B段1-2和高厂变低压侧1A段断路器1-4。
所述储能单元2中，电能来自6kV厂用母线1B段1-2，依次通过储能单元出口断路器2-1，储能降压变2-2，单相导通晶闸管2-3向可控负荷储能装置2-4供电。所述单相导通晶闸管2-3通过控制晶闸管导通时间，实现功率调节控制。
为了辅助发电机组进行一次调频，根据电网频率变化实时控制单相导通晶闸管2-3导通时间，实时改变厂用电系统2输入至储能装置的功率大小，改善火电机组一次调频指标，减免一次调频考核。
所述发电机出口功率变送器3-1变送器是一种既能测量有功、无功功率，又能计量有功、无功电能的一种具有双重功能的测量仪器。功率变送器可以将输入电压、输入电流信号变换为与有功功率、无功功率、功率因数等参量成固定函数关系、方便二次设备使用的测量信号。本发明所采用的功率变送器同时采样来自储能单元的功率信息和发电机出口的功率信息，发电机发出功率减去储能单元吸收功率作为机组实际出力送至RTU装置。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (6)

  1. 一种具有用可控负荷的储能装置参与火电机组一次调频系统，其特征在于，包括厂用电单元(1)、储能单元(2)和功率传输单元(3)；其中，
    所述储能单元(2)通过储能单元出口断路器(2-1)连接至厂用电单元(1)；所述厂用电单元(1)中的6kV厂用母线1B段(1-2)传输至储能单元(2)的功率信息，送至功率传输单元(3)中的发电机出口功率变送器(3-1)，与采集到发电机输出功率作差，作为机组实际出力送至RTU装置。
  2. 根据权利要求1所述的一种具有用可控负荷的储能装置参与火电机组一次调频系统，其特征在于，厂用电单元(1)包括高厂变(1-1)、6kV厂用母线1B段(1-2)和高厂变低压侧1A段断路器(1-4)，高厂变(1-1)分别通过高厂变低压侧1B段断路器(1-3)和高厂变低压侧1A段断路器(1-4)连接至6kV厂用母线1B段(1-2)和高厂变低压侧1A段断路器(1-4)。
  3. 根据权利要求2所述的一种具有用可控负荷的储能装置参与火电机组一次调频系统，其特征在于，所述储能单元(2)中，电能来自6kV厂用母线1B段(1-2)，依次通过储能单元出口断路器(2-1)、储能降压变(2-2)和单相导通晶闸管(2-3)向可控负荷储能装置(2-4)供电。
  4. 根据权利要求3所述的一种具有用可控负荷的储能装置参与火电机组一次调频系统，其特征在于，所述单相导通晶闸管(2-3)通过控制晶闸管导通时间，实现功率调节控制。
  5. 根据权利要求3所述的一种具有用可控负荷的储能装置参与火电机组一次调频系统，其特征在于，为辅助发电机组进行一次调频，根据电网频率变化实时控制单相导通晶闸管(2-3)导通时间，实时改变厂用电系统(2)输入至储能装置的功率大小，改善火电机组一次调频指标，减免一次调频考核。
  6. 根据权利要求1所述的一种具有用可控负荷的储能装置参与火电机组一次调频系统，其特征在于，所述发电机出口功率变送器(3-1)同时采样来自储能单元(2)的功率信息和发电机出口的功率信息，发电机发出功率减去储能单元吸收功率作为机组实际出力送至RTU装置。
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