一种包含储能一次调频系统的水电站功率控制方法技术方案

一种包含储能一次调频系统的水电站功率控制方法，包括以下步骤；储能一次调频系统的调频输出与定值调节系统、机组一次调频系统的耦合；储能一次调频系统的储能输入与定值调节系统的耦合，本发明专利技术对水电站原有的有功功率控制策略进行优化，使其可以兼容储能一次调频系统，避免水电站各种功率控制调节系统在调节过程中发生冲突，从而最大化提升水电站的功率调节性能。

【技术实现步骤摘要】
一种包含储能一次调频系统的水电站功率控制方法
本专利技术涉及水力发电机组自动控制以及电力系统稳定控制
，特别涉及一种包含储能一次调频系统的水电站功率控制方法。
技术介绍
发电站负责有功功率调节的功能模块包括：定值调节系统和一次调频系统，其中前者主要根据调度二次调频指令、计划负荷曲线变化、运行人员操作指令对电站和机组的输出功率进行调节；后者则是在电网频率偏离额定频率超过一次调频门槛后，对机组的输出功率进行调节，在二次调频发挥作用前，从一定程度上先期抑制电网频率偏离额定频率的幅度不致过大。定值调节系统包括电站层的AGC模块、机组层的功率闭环调节模块，其调节原理为，1)AGC模块接收调度或者电站设置的全站有功设定值，2)将全站有功设定值分解为各台机组的单机有功设定值，3)将单机有功设定值发送至机组功率闭环调节模块，4)机组功率闭环调节模块按照预设的PID等闭环反馈计算方式，根据单机有功设定值对机组的单机输出功率进行调节，使单机输出功率趋向于单机有功设定值并稳定在调节死区范围内。一次调频系统根据电网频率f对机组输出功率进行调节，其计算公式为：式(1)中：gf为一次调频目标调节量；Kfp为调频系数，反映一次调频目标调节量与电网频率偏离额定频率程度间的对应关系；Grate为机组额定容量；ε为一次调频门槛，大部分情况下，火电机组一次调频门槛为0.0333Hz，水电机组一次调频门槛为0.05Hz。与机组的调节机制有关，水电机组与火电机组相比，水电机组在定值调节中表现较好，二次调频性能较优，火电机组的一次调频性能则优于水电。因此当储能系统应用于火电站时，常用作二次调频目的，应用于水电站时，则用作一次调频目的。文献一《一种计及储能的分布式二次调频控制方法》(CN108321817A)公开了一种计及储能的分布式二次调频控制方法，属于涉及电网二次调频的发电
文献二《一种储能系统参与电网一次频率控制的方法及装置》(CN105633988A)公开了储能一次调频启动的门槛条件和调频功率的计算方法。文献三《一种基于储能电池的短期电网调频控制方法及系统》(CN108321822A)提出了根据频率偏移曲线计算储能电池输出功率的方法，其目的是提高储能电池利用率并最大化储能经济效益。文献四《一种用于一次调频的压缩空气储能电站系统及其控制方法》(CN108506056A)公开了一种用于一次调频的压缩空气储能电站系统及其控制方法。文献五《一种火电联合储能响应一次调频和二次调频的装置及方法》(CN108539764A)公开了一种火电联合储能响应一次调频和二次调频的装置及方法，但存在几个问题：1)未给出储能系统与火电原功率调节系统的配合方法；2)没有给出几种调节系统各自输出功率的定量计算方式；3)存在基本定义的混淆问题，例如解释自动发电控制(AGC，AutomaticGenerationControl)时，误采用了自动增益控制(AGC，AutomaticGainControl)定义描述。由于以上文献均未涉及，或未能给出，水电站储能一次调频系统与水电站原有功率调节系统的配合或耦合方法。因此在水电站新增储能一次调频系统后，如何修改原有的定值调节策略和一次调频策略，使新增的储能一次调频系统与水电站原有的功率调节系统无缝兼容，避免两者在功率调节过程中发生冲突，并解决储能一次调频系统在储能输入时的功率补偿问题，从而最大化提升水电站的功率调节性能，尚是一个有待解决的问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种包含储能一次调频系统的水电站功率控制方法，对水电站原有的有功功率控制策略进行设计调整，使其可以兼容储能一次调频系统。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种包含储能一次调频系统的水电站功率控制方法，包括以下步骤；S1000)储能一次调频系统的调频输出与定值调节系统、机组一次调频系统的耦合；S2000)储能一次调频系统的储能输入与定值调节系统的耦合。所述的S1000包括：S1100)储能一次调频系统或机组一次调频系统单独承担一次调频任务情况下，储能一次调频系统的调频输出与定值调节系统、机组一次调频系统的耦合，即当储能一次调频系统的额定功率和储能容量完全满足水电站一次调频需求时，将储能一次调频系统完全替代水电站的原有的机组一次调频系统，机组一次调频作为储能一次调频的备用；S1200)储能一次调频系统与机组一次调频系统共同承担一次调频任务情况下，储能一次调频系统的调频输出与定值调节系统、机组一次调频系统的耦合，即当储能一次调频系统的额定功率和储能容量不能完全满足水电站一次调频需求时，将储能一次调频系统作为水电站的原有的机组一次调频系统的补充，储能一次调频和机组一次调频共同完成一次调频调节。所述的S1100包括储能一次调频系统或机组一次调频系统单独承担一次调频任务情况下，储能一次调频系统的调频输出与定值调节系统、机组一次调频系统的耦合包括以下步骤：S1110)确定处于激活状态的一次调频系统，储能一次调频系统与机组一次调频系统的切换逻辑包括：S1111)默认储能一次调频系统为主用，当投入一次调频功能时，如果储能一次调频系统和机组一次调频系统均可用，则激活储能一次调频系统；如果储能一次调频系统可用，机组一次调频系统不可用，则激活储能一次调频系统；如果储能一次调频系统不可用，机组一次调频系统可用，则激活机组一次调频系统；S1112)一次调频功能已投入时，如果处于激活状态的一次调频系统故障，则冻结故障的一次调频系统，激活备用状态的一次调频系统；如果储能一次调频系统和机组一次调频系统均故障，则退出一次调频功能；S1113)当运行人员发出一次调频系统的切换指令时，对处于备用状态的一次调频系统的可用性进行检测，若其可用则对激活状态的一次调频系统和备用状态的一次调频系统进行状态切换，否则拒绝切换指令。S1120)当储能一次调频系统处于激活状态时，由储能一次调频系统承担一次调频任务，包括以下步骤：S1121)计算水电站一次调频系统的总目标调节量，并作为储能一次调频系统的目标调节量pf，计算公式为式中i为机组序号；n为水电站机组数量；θi为机组i的发电标识，当机组发电时为1，否则为0；为机组i按照公式(1)计算得到的单机一次调频目标调节量。若计算得出的pf高于储能一次调频的额定输出功率上限，或低于储能一次调频的额定输出功率下限，则按照储能一次调频系统的额定输出功率限值进行调节；S1122)储能一次调频系统根据预设的闭环反馈调节策略对输出功率进行调节，使输出功率趋向于一次调频目标调节量，并稳定在调节死区范围内，定值调节系统与储能一次调频系统独立工作，定值调节的调节对象为机组输出功率，一次调频的调节对象为储能系统输出功率，从电站角度而言，定值调节和一次调频处于自然叠加状态。S1130)当机组一次调频系统处于激活状态时，储能一次调频系统不进行功率输出，定值调节和一次调频均延用水电站原有的功率控制策略，此处不再赘述。所述的S1200所述的储能一次调频系统与机组一次调频系统共同承担一次调频任务情况下，储能一次调频系统的调频输出与定值调节系统、机组一次调频系统的耦合包括以下步骤：S1210)计算水电站一次调频系统的总目标调节量，计算公式采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包含储能一次调频系统的水电站功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤；S1000)储能一次调频系统的调频输出与定值调节系统、机组一次调频系统的耦合；S2000)储能一次调频系统的储能输入与定值调节系统的耦合。

【技术特征摘要】
1.一种包含储能一次调频系统的水电站功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤；S1000)储能一次调频系统的调频输出与定值调节系统、机组一次调频系统的耦合；S2000)储能一次调频系统的储能输入与定值调节系统的耦合。2.根据权利要求1所述的一种包含储能一次调频系统的水电站功率控制方法，其特征在于，所述的S1000包括：S1100)储能一次调频系统或机组一次调频系统单独承担一次调频任务情况下，储能一次调频系统的调频输出与定值调节系统、机组一次调频系统的耦合，即当储能一次调频系统的额定功率和储能容量完全满足水电站一次调频需求时，将储能一次调频系统完全替代水电站的原有的机组一次调频系统，机组一次调频作为储能一次调频的备用；S1200)储能一次调频系统与机组一次调频系统共同承担一次调频任务情况下，储能一次调频系统的调频输出与定值调节系统、机组一次调频系统的耦合，即当储能一次调频系统的额定功率和储能容量不能完全满足水电站一次调频需求时，将储能一次调频系统作为水电站的原有的机组一次调频系统的补充，储能一次调频和机组一次调频共同完成一次调频调节。3.根据权利要求2所述的一种包含储能一次调频系统的水电站功率控制方法，其特征在于，所述的S1100包括储能一次调频系统或机组一次调频系统单独承担一次调频任务情况下，储能一次调频系统的调频输出与定值调节系统、机组一次调频系统的耦合包括以下步骤：S1110)确定处于激活状态的一次调频系统，储能一次调频系统与机组一次调频系统的逻辑包括：S1111)默认储能一次调频系统为主用，当投入一次调频功能时，如果储能一次调频系统和机组一次调频系统均可用，则激活储能一次调频系统；如果储能一次调频系统可用，机组一次调频系统不可用，则激活储能一次调频系统；如果储能一次调频系统不可用，机组一次调频系统可用，则激活机组一次调频系统；S1112)一次调频功能已投入时，如果处于激活状态的一次调频系统故障，则冻结故障的一次调频系统，激活备用状态的一次调频系统；如果储能一次调频系统和机组一次调频系统均故障，则退出一次调频功能；S1113)当运行人员发出一次调频系统的切换指令时，对处于备用状态的一次调频系统的可用性进行检测，若其可用则对激活状态的一次调频系统和备用状态的一次调频系统进行状态切换，否则拒绝切换指令。4.根据权利要求3所述的一种包含储能一次调频系统的水电站功率控制方法，其特征在于，S1120)当储能一次调频系统处于激活状态时，由储能一次调频系统承担一次调频任务，包括以下步骤：S1121)计算水电站一次调频系统的总目标调节量，并作为储能一次调频系统的目标调节量pf，计算公式为式中i为机组序号；n为水电站机组数量；θi为机组i的发电标识，当机组发电时为1，否则为0；为机组i按照公式(1)计算得到的单机一次调频目标调节量，若计算得出的pf高于储能一次调频的额定输出功率上限，或低于储能一次调频的额定输出功率下限，则按照储能一次调频系统的额定输出功率限值进行调节；S1122)储能一次调频系统根据预设的闭环反馈调节策略对输出功率进行调节，使输出功率趋向于一次调频目标调节量，并稳定在调节死区范围内，定值...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙卫，胡林，吴英，何跃，王海达，马月姣，周星，李江，
申请(专利权)人：华能澜沧江水电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南,53