基于飞轮与动力电池储能的水电机组一次调频控制方法技术

本发明专利技术公开了基于飞轮与动力电池储能的水电机组一次调频控制方法，包括设置综合信号采集处理装置，采集信号数据，进行转换处理并形成对应的物理控制量；根据一次调频规则计算一次调频动作方向标志Flag值；根据Flag值，启动一次调频功率调节计算；选择一次调频功率分配策略，按动作优先级进行调节控制，实现机组一次调频功能。本发明专利技术克服传统水电机组一次调频固有特点，大幅提升水电机组一次调频考核指标，提升水电机组发电收益；充分发挥不同形式的发电设备特点，有力提升电力系统频率稳定性，在电力系统调频市场具备较强的竞争力，可提升一次调频收益，也对其他发电设备一次调频能力改造提供借鉴和参考。能力改造提供借鉴和参考。能力改造提供借鉴和参考。

【技术实现步骤摘要】
基于飞轮与动力电池储能的水电机组一次调频控制方法


[0001]本专利技术涉及一次调频控制领域，特别是基于飞轮与动力电池储能的水电机组一次调频控制方法。

技术介绍

[0002]目前，现有水电机组一次调频功能是通过水电机组自身调频功能来实现。通过实时检测电网频率与调节目标值差值，计算得到功率调节量，再通过功率调节量折算成当前水头下的导叶调节量，最后控制油压装置操作水轮机主接力器进行导叶调节。整个调节链条长、环节多、涉及的设备包括电、机、水。调节过程中，因机械因素、水力因素等影响，水电机组一次调频的调节速率、调节精度、调节效果均存在明显不足。在新的“两个细则”实施后，部分区域内的水电机组一次调频性能更是面临较大考验，尤其是大型、巨型水电机组情况更为突出，比如云南区域内的大型、巨型机组经常因一次调频不满足南方区域“两个细则”中条款调节速率、积分电量等考核指标要求被考核，造成发电企业电量的损失，导致机组经济性进一步降低。
[0003]随着新型电力系统项目建设推进、接入电网，电网频率控制面临更多挑战。由于风力、光伏发电等新能源电力的波动性难以准确预测，其接入电网后将显著地影响系统电网频率稳定水平，给电网安全运行、频率调节等带来了许多新挑战。因此，为了保证新型电力系统的频率稳定，维护电网运行安全，水电机组一次调频响应能力应要求更高、更全面。但由于水电机组的固有特性，很多情况下，水电机组难以在规定的时间内精准、快速响应达到电网一次调频的功率需求。根据当前对多种储能装置的研究表明，利用储能装置快速、精准的特性，结合水电机组进行联合开展一次调频是切实可行的调节方式，为水电机组配置合适的储能是解决水电机组一次调频不达标的方案之一。鉴于不同形式的储能特性，单一储能形式很难完全响应一次调频过程中的功率和能量需求，混合储能与水电机组结合可以作为新的组合进行频率调节，以满足电网的一次调频要求。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述和/或现有的水电机组一次调频现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术所要解决的问题在于如何提供一种一次调频调节性可以满足电网“两个细则”中规范要求的问题的方法。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术实施例提供了基于飞轮与动力电池储能的水电机组一次调频控制方法，其包括设置综合信号采集处理装置，采集信号数据，进行转换处理并形成对应的物理控制量；根据一次调频规则计算一次调频动作方向标志Flag值；根据Flag值，启动一次调
频功率调节计算；选择一次调频功率分配策略，按动作优先级进行调节控制，实现机组一次调频功能。
[0009]作为本专利技术所述飞轮与动力电池储能的水电机组一次调频控制方法的一种优选方案，其中：计算一次调频动作方向标志Flag值的具体公式为：
[0010]|F
W
‑
F
T
|≤
△
F
SQ Flag＝0
[0011]F
T
‑
F
W
≥
△
F
SQ Flag＝1
[0012]F
W
‑
F
T
≥
△
F
SQ Flag＝2
[0013]其中，F
W
为水电机组接入电网频率，F
T
为水电机组调频目标值，
△
F
SQ
为一次调频死区值；当Flag为0，则表示不启动一次调频动作，当Flag大于0，表示启动一次调频动作。
[0014]作为本专利技术所述飞轮与动力电池储能的水电机组一次调频控制方法的一种优选方案，其中：一次调频功率调节计算包括计算一次调频功率调节量
△
P、水电机组功率调节能力
△
P
H
、飞轮储能功率调节能力
△
P
F
以及动力电池储能功率调节能力
△
P
C
的增量调节能力和减量调节能力。
[0015]作为本专利技术所述飞轮与动力电池储能的水电机组一次调频控制方法的一种优选方案，其中：选择一次调频功率分配策略利用水电机组、飞轮储能和动力电池储能三种形式的发电设备根据提供能量容量、输出或吸收能量速率以及调节精度三方面特点，制定功率调节量动态分配与控制策略；所述一次调频功率分配策略包括一次调频功率增量动态分配与控制策略和一次调频功率减量动态分配与控制策略。
[0016]作为本专利技术所述飞轮与动力电池储能的水电机组一次调频控制方法的一种优选方案，其中：根据水电机组、飞轮储能和动力电池储能分配一次调频功率调节量的具体过程为：根据一次调频功率调节量和机组水头，将功率调节量折算为导叶开度调节量，由油压装置控制导叶，确保第一阶段调节的速动性以及主要调节量；检测导叶开度信号及机组功率信号，当导叶开度调节量调节至m％目标值时或者功率调节量调节至m％目标值时，立即投入飞轮储能一次调频，此时两种形式的一次调频叠加作用，确保一次调频调节速率；检测飞轮储能飞轮转速N、储备功率P
F等
信号，当飞轮转速N调节量调节至m％目标值时或者功率调节量调节至m％目标值时，立即投入动力电池储能，此时三种形式的一次调频叠加作用，确保一次调频调节速率和调节精度。
[0017]作为本专利技术所述飞轮与动力电池储能的水电机组一次调频控制方法的一种优选方案，其中：水电机组、飞轮储能和动力电池储能包括水电机组提供前期主要功率调节量，飞轮储能中期保持主要调节量的调节速率，动力电池储能在调节后期提高调节精度。
[0018]作为本专利技术所述飞轮与动力电池储能的水电机组一次调频控制方法的一种优选方案，其中：按动作优先级进行调节控制包括当功率目标调节量
△
P小于或等于水电机组功率调整能力
△
P
H
，优先分配飞轮储能、动力电池储能功率调节量；当功率目标调节量
△
P大于水电机组功率调整能力
△
P
H
，优先分配水电机组功率调节量。
[0019]第二方面，本专利技术的另一个目的是提供飞轮与动力电池储能的水电机组一次调频控制系统，为进一步解决现有的水电机组一次调频现有技术中存在的问题，其包括采集模块，用于设置综合信号采集处理装置，采集信号数据；处理模块，用于将采集的信号数据，进行转换处理并形成对应的物理控制量；调节模块，用于根据一次调频规则计算一次调频动作方向标志Flag值，并启动一次调频功率调节计算；分配模块，用于选择一次调频功率分配
策略，按动作优先级进行调节控制。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于飞轮与动力电池储能的水电机组一次调频控制方法，其特征在于：包括，设置综合信号采集处理装置，采集信号数据，进行转换处理并形成对应的物理控制量；根据一次调频规则计算一次调频动作方向标志Flag值；根据Flag值，启动一次调频功率调节计算；选择一次调频功率分配策略，按动作优先级进行调节控制，实现机组一次调频功能。2.如权利要求1所述的基于飞轮与动力电池储能的水电机组一次调频控制方法，其特征在于：所述计算一次调频动作方向标志Flag值的具体公式为：|F
W
‑
F
T
|≤
△
F
SQ Flag＝0F
T
‑
F
W
≥
△
F
SQ Flag＝1F
W
‑
F
T
≥
△
F
SQ Flag＝2其中，F
W
为水电机组接入电网频率，F
T
为水电机组调频目标值，
△
F
SQ
为一次调频死区值；当Flag为0，表示不启动一次调频动作；当Flag大于0，表示启动一次调频动作。3.如权利要求1所述的基于飞轮与动力电池储能的水电机组一次调频控制方法，其特征在于：所述一次调频功率调节计算包括计算一次调频功率调节量
△
P、水电机组功率调节能力
△
P
H
、飞轮储能功率调节能力
△
P
F
，以及动力电池储能功率调节能力
△
P
C
的增量调节能力和减量调节能力。4.如所述权利要求1所述的基于飞轮与动力电池储能的水电机组一次调频控制方法，其特征在于：所述选择一次调频功率分配策略利用水电机组、飞轮储能和动力电池储能三种形式的发电设备根据提供能量容量、输出或吸收能量速率以及调节精度三方面特点，制定功率调节量动态分配与控制策略；所述一次调频功率分配策略包括一次调频功率增量动态分配与控制策略和一次调频功率减量动态分配与控制策略。5.如权利要求4所述的基于飞轮与动力电池储能的水电机组一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李初辉，唐晓丹，罗金文，杜波，陈哲之，黄天雄，梁银川，
申请(专利权)人：三峡金沙江云川水电开发有限公司，
类型：发明
国别省市：