一种储能联合火电机组参与AGC调频的控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种储能联合火电机组参与AGC调频的控制方法，其特征在于，包括：判断储能系统是否需要动作；若储能系统需要动作，则根据状态空间理论确定火电机组出力和储能出力的动态模型建立状态空间方程；通过所述状态空间方程，以调频效果和储能系统的能量管理效果确定目标函数；在对所述目标函数求解的过程中，构造火电机组出力和储能出力为约束条件的优化模型，使用所述优化模型对储能系统出力进行实时优化。解决了目前储能辅助火电机组参与AGC调频的过程中，储能系统采取满功率补偿策略，缺乏能量管理的问题。

A control method and device of energy storage combined with thermal power unit participating in AGC frequency modulation

The invention discloses a control method of energy storage combined with thermal power unit participating in AGC frequency modulation, which is characterized in that: judging whether the energy storage system needs to act; if the energy storage system needs to act, determining the dynamic model of thermal power unit output and energy storage output according to the state space theory to establish the state space equation; through the state space equation, taking the frequency modulation effect and energy storage system In the process of solving the objective function, the optimization model of thermal power unit output and energy storage output is constructed, and the real-time optimization of energy storage system output is carried out by using the optimization model. It solves the problem that the energy storage system adopts full power compensation strategy and lacks energy management in the process of energy storage auxiliary thermal power unit participating in AGC frequency modulation.

【技术实现步骤摘要】
一种储能联合火电机组参与AGC调频的控制方法及装置
本申请涉及火电机组参与AGC调频
，具体涉及一种储能联合火电机组参与AGC调频的控制方法，同时涉及一种储能联合火电机组参与AGC调频的控制装置。
技术介绍
传统燃煤机组由于响应时滞长、机组爬坡速率低、启停磨煤机所致断点段以及命令死区内震荡等问题，在参与AGC调频时，不能准确跟踪电网的调频指令。随着大规模的风电、光伏等间歇式新能源的并网，区域控制偏差ACE信号中的高频分量增加，机组AGC指令波动加剧，导致现有调频容量不足的问题日益突出，亟需新的手段来弥补火电机组的调频缺陷。储能系统由于具有快速和准确的响应能力，容量可调，单位功率的调节效率高，是一种非常好的调频资源。根据美国西太平洋实验室分析报告指出，同等规模比较下，储能系统的调频效果是水电机组的1.7倍左右，是燃气机组的2.5倍左右，是火电机组的20倍以上。利用储能系统的快速跟踪能力实时弥补火电机组出力与AGC指令之间的偏差，能极大地提高机组的调频性能。然而由于储能系统的容量和功率有限，若不对其实施有效的能量管理，容易造成长时间尺度下其工况难以为继，不利于机组整体调频性能的改善。
技术实现思路
本申请提供一种储能联合火电机组参与AGC调频的控制方法，解决了目前储能辅助火电机组参与AGC调频的过程中，储能系统采取满功率补偿策略，缺乏能量管理的问题。本申请提供一种储能联合火电机组参与AGC调频的控制方法，其特征在于，包括：判断储能系统是否需要动作；若储能系统需要动作，则根据状态空间理论确定火电机组出力和储能出力的动态模型建立状态空间方程；通过所述状态空间方程，以调频效果和储能系统的能量管理效果确定目标函数；在对所述目标函数求解的过程中，构造火电机组出力和储能出力为约束条件的优化模型，使用所述优化模型对储能系统出力进行实时优化。优选的，所述判断储能系统是否需要动作，包括：设定储能系统的容量、额定功率和动作死区Pallow，读入机组的AGC指令PAGC和机组出力PG；判断火电机组出力与AGC指令之间的偏差与储能系统动作死区之间的关系；若|PAGC-PG|＜Pallow，则储能系统不动作，输出储能功率PB＝0；若|PAGC-PG|≥Pallow，则储能系统需要动作。优选的，所述根据状态空间理论确定火电机组出力和储能出力的动态模型建立状态空间方程，包括：根据状态空间理论，选取火电机组出力PG(k)、储能系统的充放电功率PB(k)、储能SOC状态SOC(k)以及火电机组与储能系统的联合出力PGB(k)作为状态变量；以火电机组短期预测出力增量△PG(k)和储能系统的短期预测出力增量△PB(k)作为控制变量；以火电机组和储能系统联合出力和储能SOC作为输出变量，创建的状态空间方程如下：式中，△t为数据的采样间隔，Erate为储能系统的额定容量，τ为储能系统的自放电率，η为储能系统的充放电效率，满足下式；式中，ηcharge为储能系统的充电效率，ηdischarge为储能系统的放电效率。优选的，所述状态空间方程，以调频效果和储能系统的能量管理效果确定目标函数，包括：在确定状态空间方程的基础上，建立两个指标RFRErms和RSOCrms，用于分别反映调频效果和对储能系统的能量管理效果，式中，SOCref为储能系统的中位参考值，可以取0.5；由于两个指标的量纲不一样，对两个指标进行归一化处理，处理后为，式中，RFRErmsmax为RFRErms的最大值，RFRErmsmin为RFRErms的最小值，RSOCrmsmax为RSOCrms的最大值，RSOCrmsmin为RSOCrms的最小值；根据指标归一化，将确定的综合评价指标J作为目标函数，J＝min(αR′FRErms+(1-α)R′SOCrms)式中，α∈[0,1]为权重系数，可根据两指标的相对重要性选取。优选的，在对所述目标函数求解的过程中，构造火电机组出力和储能出力为约束条件的优化模型，使用所述优化模型对储能系统出力进行实时优化，包括：基于目标函数在求解的过程中，综合考虑火电机组和储能系统的各种约束，通过选取控制增量的第一个数值作为本次控制命令的下达，再以本次结果对下一次预测进行校正，从而修正控制增量实现滚动优化。优选的，所述火电机组和储能系统的各种约束，包括：火力机组出力约束，PGmin≤PG≤PGmax；火力机组爬坡率约束，其中PGmin和PGmax分别为火电机组出力的下限和上限，和分别为火电机组在t时间内爬坡能力的下限和上限；储能系统SOC约束，SOCmin≤SOC≤SOCmaxSOC(k)＝SOC(k-1)+PB(k)η△t，其中SOCmin和SOCmax分别为储能系统SOC的下限和上限；储能系统充放电功率约束，Pdmin≤PB≤Pdmax或Pcmin≤PB≤Pcmax。与本申请提供的方法相对应的，本申请同时提供一种储能联合火电机组参与AGC调频的控制装置，其特征在于，包括：判断单元，用于判断储能系统是否需要动作；方程建立单元，用于若储能系统需要动作，则根据状态空间理论确定火电机组出力和储能出力的动态模型建立状态空间方程；目标函数确定单元，用于通过所述状态空间方程，以调频效果和储能系统的能量管理效果确定目标函数；优化单元，用于在对所述目标函数求解的过程中，构造火电机组出力和储能出力为约束条件的优化模型，使用所述优化模型对储能系统出力进行实时优化。本申请提供一种储能联合火电机组参与AGC调频的控制方法，通过采用模型预测控制(MPC)对储能出力进行控制，以火电机组出力和储能系统的动态模型为基础建立状态空间方程，以调频效果和储能系统的能量管理效果最优为目标函数，建立包含机组出力和储能出力的约束条件为优化模型，对系统出力进行实时优化，使得系统在考虑调频性能时兼顾储能系统的能量管理。解决了目前储能辅助火电机组参与AGC调频的过程中，储能系统采取满功率补偿策略，缺乏能量管理的问题。附图说明图1是本申请实施例提供的基于MPC控制的火储联合调频原理图；图2是本申请实施例提供的一种储能联合火电机组参与AGC调频的控制方法流程示意图；图3是本申请实施例涉及的一种储能联合火电机组参与AGC调频的控制装置示意图；图4是本申请实施例提供的系统控制流程图。具体实施方式在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。请参看图1，图1是本申请实施例提供的基于MPC控制的火储联合调频原理图。MPC控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种储能联合火电机组参与AGC调频的控制方法，其特征在于，包括：/n判断储能系统是否需要动作；/n若储能系统需要动作，则根据状态空间理论确定火电机组出力和储能出力的动态模型建立状态空间方程；/n通过所述状态空间方程，以调频效果和储能系统的能量管理效果确定目标函数；/n在对所述目标函数求解的过程中，构造火电机组出力和储能出力为约束条件的优化模型，使用所述优化模型对储能系统出力进行实时优化。/n

【技术特征摘要】
1.一种储能联合火电机组参与AGC调频的控制方法，其特征在于，包括：
判断储能系统是否需要动作；
若储能系统需要动作，则根据状态空间理论确定火电机组出力和储能出力的动态模型建立状态空间方程；
通过所述状态空间方程，以调频效果和储能系统的能量管理效果确定目标函数；
在对所述目标函数求解的过程中，构造火电机组出力和储能出力为约束条件的优化模型，使用所述优化模型对储能系统出力进行实时优化。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断储能系统是否需要动作，包括：
设定储能系统的容量、额定功率和动作死区Pallow，读入机组的AGC指令PAGC和机组出力PG；
判断火电机组出力与AGC指令之间的偏差与储能系统动作死区之间的关系；
若|PAGC-PG|＜Pallow，则储能系统不动作，输出储能功率PB＝0；若|PAGC-PG|≥Pallow，则储能系统需要动作。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据状态空间理论确定火电机组出力和储能出力的动态模型建立状态空间方程，包括：
根据状态空间理论，选取火电机组出力PG(k)、储能系统的充放电功率PB(k)、储能SOC状态SOC(k)以及火电机组与储能系统的联合出力PGB(k)作为状态变量；
以火电机组短期预测出力增量△PG(k)和储能系统的短期预测出力增量△PB(k)作为控制变量；
以火电机组和储能系统联合出力和储能SOC作为输出变量，创建的状态空间方程如下：






式中，△t为数据的采样间隔，Erate为储能系统的额定容量，τ为储能系统的自放电率，η为储能系统的充放电效率，满足下式；



式中，ηcharge为储能系统的充电效率，ηdischarge为储能系统的放电效率。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述状态空间方程，以调频效果和储能系统的能量管理效果确定目标函数，包括：
在确定状态空间方程的基础上，建立两个指标RFRErms和RSOCrms，用于分别反映调频效果和对储能系统的能量管理效果，






式中，SOCref为储能系统的中位参考值，可...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛萌，王锋，李建林，马会萌，杨水丽，谢志佳，李德鑫，王佳蕊，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国网吉林省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11