一种储能与火电联合参与调频的荷电状态调节方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种储能与火电联合参与调频的荷电状态调节方法及装置，属于电力系统频率控制领域。所述方法包括：短期控制周期到来时，获取AGC指令，计算未经基础功率调整的火电机组出力和储能系统出力，更新火电机组响应电网调节指令阶段标志及储能系统辅助响应AGC指令的目标功率，得到储能系统与火电机组的总输出功率；长期控制周期到来时，通过对当前储能系统充放电累积指标样本集采样，优化得到可用于该长期控制周期内各短期控制周期的控制参数，实现储能系统SoC的主动调节。本发明专利技术在保证联合系统调节性能的同时，减少储能系统不必要动作，主动进行储能系统能量恢复，实现储能系统荷电状态控制，提高联合系统长期运行的调节性能指标。能指标。能指标。

A state of charge regulation method and device with energy storage and thermal power jointly participating in frequency modulation

【技术实现步骤摘要】
一种储能与火电联合参与调频的荷电状态调节方法及装置


[0001]本专利技术属于电力系统频率控制
，特别涉及一种储能与火电联合参与调频的荷电状态调节方法及装置。

技术介绍

[0002]电网自动发电控制(Automatic generation control，AGC)是一个自动化系统，用于调整区域电网内功率可调的发电资源的输出功率，与变化的用电需求相匹配，维持电力系统频率稳定和联络线的功率稳定。为了鼓励电网中的可调节资源提高控制水平，电网对调节资源的响应过程进行考核和打分，表现优良的机组可以获得更多的功率调节补偿。
[0003]储能系统有响应时间短、爬坡速率快、功率控制精确等特点，建设储能系统与火电机组联合参与电网自动发电控制能够明显提高火电厂的响应AGC的性能。然而，储能系统容量有限，在火电机组联合响应AGC指令的过程中，经常会出现因荷电状态(State of charge，SoC)越限而导致不可用的情况，甚至在联合系统需要储能充电(放电)的时候执行放电(充电)行为，损害联合系统的调频表现。因此，储能系统在与火电机组联合参与电网自动发电控制时，如何在联合系统调频性能不受影响的同时，维持系统荷电状态稳定，成为亟待解决的重点问题。
[0004]专利“一种火储联合系统的控制方法、储能装置及系统”(专利申请号：CN110768276A)、“储能装置辅助火电机组二次调频的控制方法及系统”(专利申请号：CN109066814A)公开了储能系统与火电机组联合运行控制方法，这些方案中火电机组的运行控制模式在安装储能系统前后保持不变，储能系统只能被动地弥补火电机组实际出力与接收到的电网指令之间的差值，处于“寄生”运行模式，此时储能系统进行能量的恢复只能放弃响应部分电网指令；专利“一种控制火电
‑
储能联合系统参与电网频率调节的方法”(专利申请号：CN111555371A)公开了同时控制火电机组与储能系统的联合运行控制方案，但是该方案控制方案复杂，需要修改长期稳定运行的火电机组控制方式，难以在实际系统中使用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种储能与火电联合参与调频的荷电状态调节方法及装置。本专利技术充分发挥火电机组与储能系统的互补特点，在保证联合系统调节性能的同时，减少储能系统不必要的动作，主动进行储能系统能量恢复，实现储能系统荷电状态的控制，提高联合系统长期运行的调节性能指标。
[0006]本专利技术第一方面实施例提出一种储能与火电联合参与调频的荷电状态调节方法，包括短期控制周期控制和长期控制周期控制，其中所述长期控制周期由所述短期控制周期构成；
[0007]在每个所述短期控制周期到来时，获取电网自动电压控制AGC指令，计算未经基础功率调整的火电机组出力和未经基础功率调整的储能系统出力，更新当前所述短期控制周
期的火电机组响应电网调节指令阶段标志，确定所述储能系统辅助响应所述AGC指令的目标功率，得到所述储能系统和所述火电机组在所述当前短期控制周期的总输出功率；
[0008]在每个所述长期控制周期到来前，根据在上一个所述长期控制周期中所述短期控制周期的数据，更新储能系统充放电累积指标样本集；在每个所述长期控制周期到来时，通过对更新后的所述样本集采样，对所述储能系统未来SoC进行估算，利用优化模型得到当前所述长期控制周期参数的优化结果以用于当前所述长期控制周期内所述短期控制周期的控制，以实现对所述储能系统SoC的调节。
[0009]在本专利技术的一个具体实施例中，所述在每个所述短期控制周期到来时，获取电网自动电压控制AGC指令，计算未经基础功率调整的火电机组出力和未经基础功率调整的储能系统出力，包括：
[0010]1)记当前短期控制周期为第m个短期控制周期，第m个短期控制周期的开始的时刻为t
m
，其中将第m个短期控制周期所在的当前长期控制周期记为第n个长期控制周期；
[0011]读取t
m
时刻的AGC指令P
RTU
(t
m
)，t
m
时刻火电机组出力P
′
G
(t
m
)，t
m
时刻储能系统荷电状态SoC(t
m
)和储能系统出力P
′
b
(t
m
)；
[0012]2)计算t
m
时刻未经基础功率调整的火电机组出力P
G
(t
m
)：
[0013]P
G
(t
m
)＝P
′
G
(t
m
)+(p
d,basic
(l
n
)
‑
p
c,basic
(l
n
))
[0014]其中，l
n
为第n个长期控制周期的开始时刻；p
d,basic
(l
n
)为第n个长期控制周期的基础放电功率设定值；p
c,basic
(l
n
)为第n个长期控制周期的基础充电功率设定值；
[0015]计算t
m
时刻未经基础功率调整的储能系统出力P
b
(t
m
)：
[0016]P
b
(t
m
)＝P
′
b
(t
m
)
‑
(p
d,basic
(l
n
)
‑
p
c,basic
(l
n
))。
[0017]在本专利技术的一个具体实施例中，所述更新当前所述短期控制周期的火电机组响应电网调节指令阶段标志，包括：
[0018]1)计算t
m
时刻的AGC指令与t
m
‑1时刻的AGC指令的差值ΔAGC(t
m
)＝P
RTU
(t
m
)
‑
P
RTU
(t
m
‑1)，其中t
m
‑1＝t
m
‑
T，T为短期控制周期的时间间隔；
[0019]2)根据ΔAGC(t
m
)，对t
m
时刻火电机组响应电网调节指令阶段标志F
stage
(t
m
)按以下规则进行初步更新：
[0020]若ΔAGC(t
m
)大于AGC指令死区ΔP
deadzone
，则判定在上一个短期控制周期电厂接收到了调节功率的新指令，重置F
stage
(t
m
)＝1，令t
m
时刻指令起始储能出力为t本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能与火电联合参与调频的荷电状态调节方法，包括短期控制周期控制和长期控制周期控制，其中所述长期控制周期由所述短期控制周期构成，其特征在于：在每个所述短期控制周期到来时，获取电网自动电压控制AGC指令，计算未经基础功率调整的火电机组出力和未经基础功率调整的储能系统出力，更新当前所述短期控制周期的火电机组响应电网调节指令阶段标志，确定所述储能系统辅助响应所述AGC指令的目标功率，得到所述储能系统和所述火电机组在所述当前短期控制周期的总输出功率；在每个所述长期控制周期到来前，根据在上一个所述长期控制周期中所述短期控制周期的数据，更新储能系统充放电累积指标样本集；在每个所述长期控制周期到来时，通过对更新后的所述样本集采样，对所述储能系统未来SoC进行估算，利用优化模型得到当前所述长期控制周期参数的优化结果以用于当前所述长期控制周期内所述短期控制周期的控制，以实现对所述储能系统SoC的调节。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在每个所述短期控制周期到来时，获取电网自动电压控制AGC指令，计算未经基础功率调整的火电机组出力和未经基础功率调整的储能系统出力，包括：1)记当前短期控制周期为第m个短期控制周期，第m个短期控制周期的开始的时刻为t
m
，其中将第m个短期控制周期所在的当前长期控制周期记为第n个长期控制周期；读取t
m
时刻的AGC指令P
RTU
(t
m
)，t
m
时刻火电机组出力P
′
G
(t
m
)，t
m
时刻储能系统荷电状态SoC(t
m
)和储能系统出力P
′
b
(t
m
)；2)计算t
m
时刻未经基础功率调整的火电机组出力P
G
(t
m
)：P
G
(t
m
)＝P
′
G
(t
m
)+(p
d,basic
(l
n
)
‑
p
c,basic
(l
n
))其中，l
n
为第n个长期控制周期的开始时刻；p
d,basic
(l
n
)为第n个长期控制周期的基础放电功率设定值；p
c,basic
(l
n
)为第n个长期控制周期的基础充电功率设定值；计算t
m
时刻未经基础功率调整的储能系统出力P
b
(t
m
)：P
b
(t
m
)＝P
′
b
(t
m
)
‑
(p
d,basic
(l
n
)
‑
p
c,basic
(l
n
))。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述更新当前所述短期控制周期的火电机组响应电网调节指令阶段标志，包括：1)计算t
m
时刻的AGC指令与t
m
‑1时刻的AGC指令的差值ΔAGC(t
m
)＝P
RTU
(t
m
)
‑
P
RTU
(t
m
‑1)，其中t
m
‑1＝t
m
‑
T，T为短期控制周期的时间间隔；2)根据ΔAGC(t
m
)，对t
m
时刻火电机组响应电网调节指令阶段标志F
stage
(t
m
)按以下规则进行初步更新：若ΔAGC(t
m
)大于AGC指令死区ΔP
deadzone
，则判定在上一个短期控制周期电厂接收到了调节功率的新指令，重置F
stage
(t
m
)＝1，令t
m
时刻指令起始储能出力为t
m
时刻的储能出力P
b,start
(t
m
)＝P
b
(t
m
)，其中P
b,start
(tm)为t
m
时刻指令起始储能出力；若ΔAGC(t
m
)小于AGC指令死区ΔP
deadzone
，则判定在上一个短期控制周期电厂没有接收到新的调节功率的指令，令F
stage
(t
m
)＝F
stage
(t
m
‑1)，令P
b,start
(t
m
)＝P
b,start
(t
m
‑1)；3)计算t
m
时刻功率偏差ΔP(t
m
)＝P
RTU
(t
m
)
‑
P
G
(t
m
)；根据功率偏差计算t
m
时刻下调功率偏差和上调功率偏差，其中：若ΔP(t
m
)小于0，则设置t
m
时刻的下调功率偏差ΔP
‑
(t
m
)＝max{0,
‑
ΔP(t
m
)}，设置t
m
时刻的上调功率偏差ΔP
+
(t
m
)为0；
若ΔP(t
m
)大于0，则设置t
m
时刻的上调功率偏差ΔP
+
(t
m
)＝max{0,ΔP(t
m
)}，设置t
m
时刻的下调功率偏差ΔP
‑
(t
m
)为0；若ΔP(t
m
)等于0，则设置t
m
时刻的上调功率偏差ΔP
+
(t
m
)和下调功率偏差ΔP
‑
(t
m
)均为0；4)根据步骤3)的结果，对F
stage
(t
m
)按以下规则进行更新：4
‑
1)若当前F
stage
(t
m
)＝1，，即火电机组响应电网调节指令处于第一阶段，且同时满足ΔP
+
(t
m
)≤P
d,max
以及ΔP
‑
(t
m
)≤P
c,max
，则更新F
stage
(t
m
)＝2，即火电机组响应电网调节指令处于第二阶段；其中，P
d,max
为储能系统最大放电功率，P
c,max
为储能系统最大充电功率；4
‑
2)若当前F
stage
(t
m
)＝1，且满足ΔP
+
(t
m
)＞P
d,max
或ΔP
‑
(t
m
)＞P
c,max
，则保持F
stage
(t
m
)＝1不变；4
‑
3)若当前F
stage
(t
m
)＝2，则保持F
stage
(t
m
)＝2不变。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述储能系统辅助响应所述AGC指令的目标功率，包括：1)若F
stage
(t
m
)＝1，则执行第一阶段响应策略，具体如下：1
‑
1)若P
G
(t
m
)+P
b,start
(t
m
)＜P
RTU
(t
m
)
‑
p
d,stage
(l
n
)，则当前短期控制周期的储能系统目标功率P
command
(t
m
)＝P
b,start
(t
m
)+p
d,stage
(l
n
)，其中p
d,stage
(l
n
)为当前长期控制周期的第一阶段固定放电功率；1
‑
2)若P
G
(t
m
)+P
b,start
(t
m
)≥P
RTU
(t
m
)
‑
p
d,stage
(l
n
)，并且P(t)+P
b,start
(t)≤P(t
m
)，则当前短期控制周期的储能系统目标功率P
command
(t
m
)＝P
RTU
(t
m
)
‑
P
G
(t
m
)；1
‑
3)若P
G
(t
m
)+P
b,start
(t
m
)＞P
RTU
(t
m
)+p
c,stage
(l
n
)，则P
command
(t
m
)＝P
b,start
(t
m
)+p
c,stage
(l

【专利技术属性】
技术研发人员：胡泽春，刁锐，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：