采暖电锅炉参与电网一次调频的控制方法技术

一种采暖电锅炉参与电网一次调频的控制方法，用于解决用电负荷复杂多变和风电等不稳定发电电源规模化并网导致电网一次调频能力不足的问题。所述方法包括以下步骤：a.一次调频指令计算；b.设计一次调频滤波逻辑，对计算出的一次调频指令进行滤波；c.根据滤波后的一次调频指令对电加热器进行循环调度。本发明专利技术在采暖电锅炉参与电网一次调频的控制过程中加入了一次调频指令滤波逻辑和循环调度逻辑，不仅可避免电锅炉加热器开关频繁动作，而且实现了各个加热器的平均使用，从而延长了设备的使用寿命。本发明专利技术可大幅提高电网一次调频能力，确保电网稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
采暖电锅炉参与电网一次调频的控制方法
本专利技术涉及一种利用大功率供暖电锅炉参与电网一次调频的控制方法，属于控制

技术介绍
电能难以大规模存储，电网需要随时调度网内电源的发电负荷使其跟随用电负荷变化，以保证电能供需平衡。频率是反映电网能量供需平衡的指标：电网频率升高，表示电能供大于求，需要减少发电负荷；电网频率降低，表示电能供小于求，需要增加发电负荷。电网调节发电负荷的过程主要分为一次调频和二次调频，一次调频即电网频率发生变化时并网发电机组自动按照一定的比例改变发电负荷，特点是调节速度快调节时间短，相当于前馈控制；二次调频也被称为AGC(自动发电控制)，即电网调度中心精确计算供电、用电负荷总量，依据供需平衡进一步调整各发电机组发电负荷，特点是调节速度慢调节时间长，相当于反馈控制。一次调频和AGC整体形成前馈-反馈复合控制系统维持电网频率稳定。电网要求大容量并网发电机组必须投入一次调频功能。我国以火电为主，火电机组承担电网主要的一次调频的任务。火电机组一次调频主要指标包括：一次调频死区，为±0.0333Hz，当电网频率超出50±0.0333Hz的范围时，机组一次调频必须动作；调频不等率，即电网频率超出调频死区时，机组发电负荷变化量与电网频率变化量之间的对应比例，定义为机组全范围发电负荷变化量对应的电网频率变化量的百分比，为4％～5％；最大一次调频幅度，即机组参与一次调频的最大负荷变化幅度，为机组额定负荷的6％～10％。火电机组依靠调整汽轮机进汽调阀开度调整汽轮机进汽量进而调整发电负荷，因此响应一次调频指令的时间较长，一般响应延迟时间达到2～3秒、调节时间超过10秒，这是火电机组一次调频的主要缺陷之一；此外一次调频还会导致汽轮机前蒸汽压力变化，需要锅炉侧调整燃料量加以弥补，造成燃烧扰动降低机组运行稳定性、经济性和环保性。随着经济结构转型，用电侧负荷变化呈现出越来越强的随机性；同时由于以风电为代表的可再生能源发电电源规模化并网，其发电负荷的不确定性进一步加剧了电网扰动。用电发电侧的双随机扰动导致电网频率波动加剧，发电电源侧一次调频能力不足的矛盾日益突出。在风电/光伏发电装机容量比例高、冬季供热期长的蒙东、黑龙江、吉林、辽宁地区，以及雾霾严重的华北地区，许多火电厂、供热站开始建设安装大功率电锅炉用于供热。虽然从热力学的角度分析电锅炉供热综合能源利用效率很低，但其具有启停迅速、清洁环保、运行方式灵活等优点，在一段时间内整体经济效益和社会效益优势明显。大功率采暖电锅炉通过供热热网对外供热，而热网中的换热器、管道、散热器等设备具有很大的热惯性。简单地说，供热侧输入的供热负荷波动不会立即传导至热用户侧，导致热用户侧的热负荷立即变化；从另外一个角度说，大惯性对象具有很强的滤波作用，当输入信号的变化周期小于一定值时，滤波作用能够平抑这种波动使其不会反映在输出端。平均供热半径1公里的热网等效滤波时间超过30分钟，而电网频率波动超出一次调频死区的时间一般在几十秒至几分钟之间，这样时间尺度内的供热负荷波动经过热网滤波后不会对热用户造成可察觉到影响。此外，电网频率是以50Hz为基准双向变化的，因此一次调频也是双向动作的，不会导致电锅炉功率长时间地偏大或偏小。这些特性为大功率采暖电锅炉参与电网一次调频提供了可能。用电侧的设备参与电网一次调频是一种新型的技术方案。电网频率降低时用电设备自动降低用电负荷、电网频率升高时用电设备自动增加用电负荷维持电网频率稳定，调节方向同发电负荷侧恰好相反。相对于火电机组一次调频调节速度慢的缺点，用电侧设备调整用电负荷的速度非常快，响应延迟和调节时间合计可小于1秒，能够以很快的速率响应一次调频指令，对电网稳定运行特别是重大故障的处理十分有利。因此，寻求一种采暖电锅炉参与电网一次调频的可行控制方法是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种采暖电锅炉参与电网一次调频的控制方法，以提高电网一次调频能力，确保电网稳定运行。本专利技术所述问题是以下述技术方案解决的：一种采暖电锅炉参与电网一次调频的控制方法，所述方法包括以下步骤：a.一次调频指令计算:①确定一次调频死区Δfmin为±0.0333Hz；②计算最大一次调频幅度PFmax：其中，PB-每个电加热器的功率，NB-大功率采暖电锅炉包含的小功率电锅炉的数量向下取偶数；③计算一次调频不等率为4％时达到最大一次调频幅度时对应的频差Δfmax：其中，N-大功率采暖电锅炉包含的小功率电锅炉的数量；M-小功率采暖电锅炉包含的加热器的数量；④计算一次调频指令：用实际电网频率减去常数50，得到频差信号；将频差信号作为预先设定的多点折线函数的输入值(自变量)，则多点折线函数的输出值(因变量)即为一次调频指令；b.设计一次调频滤波逻辑，对计算出的一次调频指令进行滤波：滤波过程是：一次调频指令减去经过反馈回来的滤波后的一次调频指令，得到的偏差信号经过死区处理后再进入积分模块，积分模块输出为滤波后的一次调频指令。其中，一次调频滤波死区环节的输入输出特性为：其中：ro-一次调频滤波死区环节输出信号数值，任意量纲；ri-一次调频滤波死区环节输入信号数值，任意量纲；rDZ-滤波死区值，任意量纲；c.根据滤波后的一次调频指令对电加热器进行循环调度：①统计出每一个允许参与一次调频的电加热器，编号后加入调度序列，同时计算允许参与一次调频的电加热器总数，据此设置序列指针的变化范围；②调度器检测滤波后一次调频指令和参与一次调频的电加热器总功率的偏差，如果偏差超出正负一个电加热器功率则进入步骤③，否则进入步骤④；③调度程序对当前序列指针指向的电加热器的状态进行判断并执行操作，如果偏差为正且加热器处于关状态则开此加热器，如果偏差为负且加热器处于开状态则关此加热器，否则不执行操作，然后对执行过操作的电加热器编号加注一次调频动作标志，再修改序列指针使其指向下一个电加热器的编号；④依据带有一次调频动作标志的电加热器的开关状态计算参与一次调频的电加热器的总功率，计算方式为：定义开状态为1，关状态为-1，对各个开关状态进行求和然后乘以单个电加热器功率；⑤检查电网频率是否恢复至一次调频死区范围内，如果是则清除所有一次调频动作标志，然后转移到步骤①循环执行，否则直接转移到步骤①。上述采暖电锅炉参与电网一次调频的控制方法，所述一次调频指令滤波死区值设置为：上述采暖电锅炉参与电网一次调频的控制方法，所述一次调频死区Δfmin取值为Δfmin＝±0.0333Hz。本专利技术在采暖电锅炉参与电网一次调频的控制过程中加入了一次调频指令滤波逻辑和循环调度逻辑，不仅可避免电锅炉加热器开关频繁动作，而且实现了各个加热器的平均使用，从而延长了设备的使用寿命。该方法可大幅提高电网一次调频能力，确保电网稳定运行。下面结合附图对本专利技术作进一步详述。附图说明图1是电锅炉电气结构示意图；图2是一次调频指令滤波逻辑示意图；图3是电加热器的循环调度逻辑流程示意图。图中或文中各符号为：Δfmin为一次调频死区，PFmax为最大一次调频幅度，PZ为大功率采暖电锅炉总功率，PB为每个电加热器的功率，NB为大功率采暖电锅炉包含的小功率电锅炉的数量向下取偶数，Δfmax为达到最大一次调频幅度时对应的频差，N为大功率采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采暖电锅炉参与电网一次调频的控制方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：a.一次调频指令计算:①确定一次调频死区Δfmin；②计算最大一次调频幅度PFmax：

【技术特征摘要】
1.一种采暖电锅炉参与电网一次调频的控制方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：a.一次调频指令计算:①确定一次调频死区Δfmin；②计算最大一次调频幅度PFmax：其中，PB-每个电加热器的功率，NB-大功率采暖电锅炉包含的小功率电锅炉的数量向下取偶数；③计算一次调频不等率为4％时达到最大一次调频幅度时对应的频差Δfmax：其中，N-大功率采暖电锅炉包含的小功率电锅炉的数量；M-小功率采暖电锅炉包含的加热器的数量；④计算一次调频指令：用实际电网频率减去常数50，得到频差信号；将频差信号作为预先设定的多点折线函数的输入值(自变量)，则多点折线函数的输出值(因变量)即为一次调频指令；b.设计一次调频滤波逻辑，对计算出的一次调频指令进行滤波：滤波过程是：一次调频指令减去反馈回来的经过滤波后的一次调频指令，得到的偏差信号经过死区处理后再进入积分模块，积分模块输出为滤波后的一次调频指令；其中，一次调频滤波死区环节的输入输出特性为：其中：ro-一次调频滤波死区环节输出信号数值，任意量纲；ri-一次调频滤波死区环节输入信号数值，任意量纲；rDZ-滤波死区值，任意量纲；c.根据滤波后的一次调频指令对电加热器进行循环调度：①统计出每一个允许参与一次调...

【专利技术属性】
技术研发人员：田雨林，
申请(专利权)人：田雨林，
类型：发明
国别省市：河北,13