飞轮混合锂电池储能辅助火电机组调频的能量管理装置及系统制造方法及图纸

公开了一种飞轮混合锂电池储能辅助火电机组调频的能量管理装置及系统。本申请一实施例中，飞轮混合锂电储能辅助火电机组调频的能量管理装置可以包括：数据采集与监控模块，配置为通过专用协议与储能调频控制装置进行通讯，采集控制器数据并进行实时的监控操作，以及采集储能系统和机组运行状态数据；调频控制模块，配置为根据AGC指令，基于系统工况自动进行计算，得到实时的储能出力要求并生成相应的出力指令，将该出力指令实时下发给锂电池储能系统和飞轮储能系统，从而控制储能系统出力。本申请实施例不仅完善了储能系统实际运行中的功能，满足了火电调频的需求，而且能够有效提升混合储能联合火电调频的系统的可靠性、效率和调频性能等。

【技术实现步骤摘要】
飞轮混合锂电池储能辅助火电机组调频的能量管理装置及系统
本专利技术涉及能源管理
，尤其涉及一种飞轮混合锂电池储能辅助火电机组调频的能量管理装置及系统。
技术介绍
目前，火电调频系统的计算规则中以发电单元的调频里程为交易标的，其中最重要的为发电单元响应AGC控制指令的调节速率，响应时间和调节精度三个技术指标构成的调频性能指标K。现在的储能参与电网AGC调频中，电网AGC调度指令下发到火电机组，储能系统同时获取该AGC指令同步参与调频，由于火电机组响应速度较慢，储能系统利用自身响应速度快(秒级)的特性弥补机组出力与AGC指令间的功率差值，等机组出力跟上之后，储能系统出力逐渐降低，以确保储能系统和机组联合出力与AGC指令保持一致。锂电池其优点在于具有较高的能量存储密度，能够实现大容量能量存储,缺点在于功率密度较低，难以实现大电流持续快速放电。飞轮优点在于具有较大的功率密度，充放电速度快、受温度影响较小，充放电循环寿命可达10万次以上。混合储能技术就是将具有快速响应特性、循环周期寿命长的功率型储能和具有大容量储能特性的能量型储能联合使用、协调控制，最大限度地发挥各种储能技术的长处，提高储能系统的技术经济优势。随着电池储能系统的发展和在火电调频项目中的应用及示范项目建设，电池储能系统的内部构架、集成设计和安全保障有了行业规范。但混合电池储能系统的自身控制和与火电机组的联动协调尚未有清晰的界定，导致储能系统实际运行中存在功能缺失或冗余、可靠性降低、效率下降、调频性能下降等问题。>
技术实现思路
为解决上述技术问题，期望提供一种飞轮混合锂电池储能辅助火电机组调频的能量管理装置及系统。根据本申请的一个方面，提供了一种飞轮混合锂电储能辅助火电机组调频的能量管理装置，包括：数据采集与监控模块，配置为通过专用协议与储能调频控制装置进行通讯，采集控制器数据并进行实时的监控操作，以及采集储能系统和机组运行状态数据；调频控制模块，配置为根据AGC指令，基于系统工况自动进行计算，得到实时的储能出力要求并生成相应的出力指令，将该出力指令实时下发给锂电池储能系统和飞轮储能系统，从而控制储能系统出力。根据本申请的另一个方面，提供了一种飞轮混合锂电储能辅助火电机组调频的能量管理系统，包括如上述的能量管理装置。本申请实施例采用功能一体化设计，可以在电池储能联合火电调频中实现数据采集与处理、储能系统能量分配等一系列功能，不仅完善了储能系统实际运行中的功能，满足了火电调频的需求，而且能够有效提升混合储能联合火电调频的系统的可靠性、效率和调频性能等。附图说明图1为本申请实施例适用的电网架构的示例性结构图。图2为本申请实施例适用的电网机构的示例性结构图。图3为本申请实施例飞轮混合锂电储能辅助火电机组调频的能量管理装置的结构示意图。图4为本申请实施例飞轮混合锂电储能辅助火电机组调频的能量管理系统的结构示意图。具体实施方式下文将结合附图对本申请实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的各个实施例及其中的各特征可以相互任意组合。如前文所述，电池储能系统的自身控制和与火电机组的联动协调尚未有清晰的界定，导致储能系统实际运行中存在功能缺失或冗余、可靠性降低、效率下降、调频性能下降等问题。针对上述技术问题，本申请实施例的基本构思是提供一种用于飞轮混合锂电池储能辅助火电机组调频的能量管理装置及系统，采用功能一体化设计，可以在电池储能联合火电调频中实现数据采集与处理、储能系统能量分配、储能电池维护管理、人机交互等一系列功能，不仅完善了储能系统实际运行中的功能，满足了火电调频的需求，而且能够有效提升混合储能联合火电调频的系统的可靠性、效率和调频性能等。图1和图2示出了本申请实施例所适用的电网架构的结构。如图1所示，本申请实施例所适用的系统可以包括：发电机组、集散控制系统(DCS)、电厂远端测控单元(RTU，RemoteTerminalUnit)、能源管理装置(EMS)、和电网侧连接的主变压器、高厂变压器、升压变压器、储能变流器(PCS，PowerConversionSystem)、飞轮储能单元和锂电池组。图1的示例性系统中，自动发电控制(AGC，AutomaticGenerationControl)调频指令来自EMS，EMS通过AGC调频指令控制调频机组的出力，以满足不断变化的用户电力需求，并使系统处于经济的运行状态。图1和图2的示例中，能量管理装置(EMS)与PCS的通信协议为标准MODBUSTCP/IP协议PCS做服务器，默认端口号为502，EMS与电池管理系统(BMS)通信协议为标准MODBUSTCP/IP协议默认端口号为502。本申请实施例提供的能量管理系统(EMS)可以包括五层，分别是硬件平台层、操作系统层、通用中间层、统一支撑平台层和应用软件层。下面对各个部分进行详细说明。硬件平台层可以是现今流行的各种硬件平台，例如，可以是RISC体系结构的计算机，也可以是CISC体系结构的计算机。比如，可以是32位机，也可以是64位机等等。操作系统平台层中的操作系统可以选用多种现今流行的操作系统，例如UNIX、LINUX和MicrosoftWindows等。通用中间件层，操作系统屏蔽中间件层的存在，使得储能调频控制监控系统能够运行在多种操作系统和硬件平台上，具有很好的可移植性。统一支撑平台层构筑在通用中间件层之上，为各类电力系统应用软件的开发和运行提供统一的支撑平台。统一支撑平台层主要包括数据库管理、网络管理、系统管理、平台接口等多个子系统。应用软件层构筑在统一支撑平台层之上，实现各类电力系统应用软件，如SCADA、控制和操作、统计计算、AGC指标分析、AGC性能评价等。本申请实施例的能量管理装置(EMS)实现对储能系统的能量分配和维护管理，保障电池能量平衡，提高电池寿命。如图3所示，该能量管理装置主要包括如下的功能模块：1.数据采集与监控模块31：一方面通过专用协议与储能调频控制装置进行通讯，采集控制器数据，并进行实时的监控操作；另一方面，采集储能系统和机组运行状态数据，实现储能调频多维度指标分析。实际应用中，上述数据采集与监控模块可采集可以包括如下四个方面的数据：1)储能系统的数据：监控的具体范围包括PCS、BMS、PCS本地控制装置等。采集的信息包括储能系统的运行状态、电气信息、运行参数、保护信息等。2)电厂RTU的数据：采集的信息包括调度AGC指令，通过PLCAGC调频系统给出。3)电厂DCS的数据：发电机输出功率、一次调频指令标志等，通过PLCAGC调频系统给出。4)环境监控：监控的具体范围包括箱内环境。采集的信息可以包括环境的温度、湿度、烟雾等信息。本申请实施例中，数据采集与监控模块按双重化和互为备用的原则配置，分层控制，硬件积木化、软件模块化，并具有良好的开放性和兼容性，满足换流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞轮混合锂电储能辅助火电机组调频的能量管理装置，包括：/n数据采集与监控模块，配置为通过专用协议与储能调频控制装置进行通讯，采集控制器数据并进行实时的监控操作，以及采集储能系统和机组运行状态数据；/n调频控制模块，配置为根据AGC指令，基于系统工况自动进行计算，得到实时的储能出力要求并生成相应的出力指令，将该出力指令实时下发给锂电池储能系统和飞轮储能系统，从而控制储能系统出力。/n

【技术特征摘要】
1.一种飞轮混合锂电储能辅助火电机组调频的能量管理装置，包括：
数据采集与监控模块，配置为通过专用协议与储能调频控制装置进行通讯，采集控制器数据并进行实时的监控操作，以及采集储能系统和机组运行状态数据；
调频控制模块，配置为根据AGC指令，基于系统工况自动进行计算，得到实时的储能出力要求并生成相应的出力指令，将该出力指令实时下发给锂电池储能系统和飞轮储能系统，从而控制储能系统出力。


2.根据权利要求1所述的能量管理装置，还包括：
AGC收益结算模块，配置为实时采样并记录调度下发的AGC指令数据、机组的出力数据、储能系统的出力数据，并根据机组的出力曲线和火储联合出力曲线分别计算出每个调频过程中机组的调频指标和调频里程与火储联合体的调频指标和调频里程，通过叠加计算得到每个月机组独立调频辅助服务的里程补偿费用和火储联合体的综合里程补偿费用。


3.根据权利要求1所述的能量管理装置，还包括：报警模块，配置为确定所述数据采集与监控模块所采集的模拟量发生越限，数字量变位及系统自诊断故障时进行报警处理。


4.根据权利要求1所述的能量管理装置，还包括：数据统计分析模块，配置为按照运行要求对电流、电压、频率、功率及温度进行统计分析。


5.根据权利要求3所述的能量管理装置，还包括：录波分析模块，配置为在同一个视窗下依次顺序显示各个模拟量通道的波形。


6....

【专利技术属性】
技术研发人员：尚德华，贾葳，李静博，徐博渊，
申请(专利权)人：上海豫源电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31