一种含储能制氢混合系统的火电厂能量调控系统及调控方法技术方案

本发明专利技术公开一种含储能制氢混合系统的火电厂能量调控系统及调控方法，系统包括火电机组、储能系统、制氢系统和调度控制系统；储能系统、制氢系统与火电机组两两之间分别设有电能传输通道；调度控制系统接收外部调度指令信息并获取其中的调度出力目标数据，根据所述调度出力目标数据控制火电机组、储能系统和/或制氢系统的运行，以使得火电厂最终出力符合所述调度出力目标数据；所述火电厂最终出力为火电机组出力，或者为火电机组出力经储能系统和/或制氢系统消纳后的剩余出力，或者为火电机组与储能系统放电状态运行的出力之和。本发明专利技术通过在火电厂配置储能‑制氢混合系统，提高火电厂自身以及电网整体的资源利用效率，缓解新能源消纳难题，同时能够补偿火电厂深度调峰下的经济损失。

【技术实现步骤摘要】
一种含储能制氢混合系统的火电厂能量调控系统及调控方法
本专利技术涉及电网调控
，特别是一种含储能制氢混合系统的火电厂能量调控系统及调控方法。
技术介绍
近年来，风能、太阳能等清洁能源发展迅速，风电和光伏发电等可再生能源发电装机比例越来越高，对电力系统的安全稳定运行也有一定影响。风电出力一般具有间歇性和随机性的特点，出力较高主要在春秋和冬季，此时电网负荷较小，导致系统调峰压力越来越大，甚至会出现一定程度的弃风限电现象。考虑到以上情况，各地已经开始调峰辅助服务市场建设，探索建立调峰辅助服务分担共享的新机制。辅助调峰服务主要针对火电机组和热电机组，沿海地区还包括核电机组。调峰基准值一般在50％左右，并采取“阶梯式”调峰服务，对负荷率40％以下、40％～50％左右的调峰限价进行区分，北方地区还对供热期和非供热期进行区分。如调度机构要求机组出力在有偿调峰基准值以上，属于调度机构无偿调峰，调峰基准值以下，根据出力大小和总体电量进行深度调峰金额的结算。由于新能源大发时存在消纳不足等问题，大部分火电机组参与辅助调峰服务主要是对新能源大发时降低出力获得深度调峰补偿，而电力需求偏紧多发的情况极少。因此目前对于新能源大发时的消纳以及夏季电力偏紧时的火电厂出力的欠缺，还无法实现较好的均衡。
技术实现思路
本专利技术的技术构思为，在火电侧配置一定的储能-制氢混合系统，并进行分层深度调峰优化，一方面通过储能和制氢在新能源大发时增加火电厂负荷，减少火电机组对外出力，同时适应调度侧的深度调峰要求，另一方面制氢产出的氢气实现了资源形式的转换，减少了资源浪费，且出售氢气能够实现更多的利润，因此能够更加有效的缓解新能源消纳难题，提高资源利用效率。本专利技术的目的是提供一种含储能制氢混合系统的火电厂能量调控系统及调控方法，通过在火电厂配置储能-制氢混合系统，提高火电厂自身以及电网整体的资源利用效率，缓解新能源消纳难题，同时能够补偿火电厂深度调峰下的经济损失。本专利技术采用的技术方案如下：一方面，本专利技术提供一种含储能制氢混合系统的火电厂能量调控系统，包括火电机组、储能系统、制氢系统和调度控制系统；储能系统、制氢系统与火电机组两两之间分别设有电能传输通道；调度控制系统接收外部调度指令信息并获取其中的调度出力目标数据，根据所述调度出力目标数据控制火电机组、储能系统和/或制氢系统的运行，以使得火电厂最终出力符合所述调度出力目标数据；所述火电厂最终出力为火电机组出力，或者为火电机组出力经储能系统和/或制氢系统消纳后的剩余出力，或者为火电机组与储能系统放电状态运行的出力之和。本专利技术中，若调度出力目标数据小于预设的调峰基准值，或者大于机组的最大出力，则判断为需要深度调峰。调峰基准值可参照调峰辅助服务相关规定，如一般在50％左右，也即调度出力目标数据与火电机组的满负荷功率之比小于50％。当需要深度调峰，且所述调度出力目标数据大于或等于火电机组出力最小值时，本专利技术可采取常规火电厂调峰方法，即调度控制系统仅控制火电机组减少出力，以使得火电厂的最终出力符合所述调度出力目标数据。也可以通过储能系统和制氢系统消纳部分火电机组出力，从而使得火电厂最终出力符合所述调度出力目标数据。可选的，调度控制系统根据所述调度出力目标数据判断是否需要深度调峰；若需深度调峰，且所述调度出力目标数据小于火电机组出力最小值，则根据所述调度出力目标数据与火电机组出力最小值之间的差值，计算储能系统和/或制氢系统的所需消纳的出力，进而根据计算结果控制储能系统和/或制氢系统在预设的约束下运行以消纳火电机组的出力，使得火电厂的最终出力符合所述调度出力目标数据；若需要深度调峰，且所述调度出力目标数据大于火电机组的最大出力，则控制火电机组以最大出力运行，同时控制储能系统在预设的约束下放电运行。储能系统相关约束包括储能系统功率约束和容量约束。可选的，所述预设的约束包括：制氢系统最大和最小功率约束：PH2_min＜PH2，t＜PH2_max(1)式中，PH2,t为制氢系统瞬时出力，PH2_max为制氢系统最大功率，PH2_min为制氢系统最小功率；制氢系统储氢罐容量约束：0＜VH2,t＜VH2_max(2)式中，VH2,t为制氢系统在t时刻所存储的氢气容量，VH2_max为储氢罐最大容量；储能系统功率约束：式中，Pbess,t为储能系统在t时刻瞬时功率，Pcharge_max和Pdischarge_max分别为储能系统最大充放电功率，Pcharge_min和Pdischarge_min分别为储能系统最小充放电功率。一般储能电池功率转换系统允许有一定的过载能力，因此瞬时功率也可能超过储能电池额定功率；储能系统容量约束：SOCmin≤SOCt≤SOCmax(4)式中，SOCt为储能系统在t时刻电量，SOCmax为储能系统最大容量，SOCmin为储能系统最小容量。为保证储能系统的有效运行以及延长使用寿命，一般SOCmin设定为0.2及以上。在储能系统和制氢系统满足相关约束的条件下，若储能系统充电与制氢系统的功率之和大于机组出力目标与火电机组出力最小值的差值，则调度控制系统也可以控制火电机组根据储能系统充电与制氢系统的功率富余量控制火电机组以高于最小出力的状态运行。作为一种实施方式，本专利技术在控制储能系统和制氢系统运行时，将优先级设置为储能系统充电优先，也即：当需要深度调峰，且所述调度出力目标数据小于火电机组出力最小值时，调度控制系统将调度出力目标数据与火电机组出力最小值之间的差值与储能系统充电功率进行比较：若所述差值小于或等于储能系统充电功率，则仅控制储能系统充电运行以消纳所述差值对应的火电机组出力；若所述差值大于储能系统充电功率，则控制储能系统和制氢系统运行，使得储能系统与制氢系统消纳的火电机组出力之和等于所述差值。进一步的，若所述差值大于储能系统功率，则首先控制储能系统充电运行，并在储能系统电量充满后控制制氢系统运行，使得储能系统与制氢系统消纳的火电机组出力之和等于所述差值。第二方面，本专利技术还提供一种第一方面所述含储能制氢混合系统的火电厂能量调控系统的调控方法，包括：接收调度控制指令，从中获取火电厂调度出力目标数据；根据调度出力目标数据判断是否需要深度调峰：若需要深度调峰，且所述调度出力目标数据小于火电机组最小出力，则计算调度出力目标数据与火电机组最小出力之间的差值，并与储能系统和制氢系统的功率之和进行比较；若所述差值大于或等于储能系统与制氢系统的功率之和，则控制火电机组以最小出力运行，储能系统充电和制氢系统制氢以最大功率运行；若所述差值小于储能系统与制氢系统的功率之和，但大于储能系统功率，则控制火电机组以最小出力运行，同时控制储能系统充电运行，以及控制制氢系统运行以符合调度出力目标数据，并在储能系统电量充满后仅控制制氢系统运行；若所述差值小于或等于储能系统功率，则本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含储能制氢混合系统的火电厂能量调控系统，其特征是，包括火电机组、储能系统、制氢系统和调度控制系统；/n储能系统、制氢系统与火电机组两两之间分别设有电能传输通道；/n调度控制系统接收外部调度指令信息并获取其中的调度出力目标数据，根据所述调度出力目标数据控制火电机组、储能系统和/或制氢系统的运行，以使得火电厂最终出力符合所述调度出力目标数据；/n所述火电厂最终出力为火电机组出力，或者为火电机组出力经储能系统和/或制氢系统消纳后的剩余出力，或者为火电机组与储能系统放电状态运行的出力之和。/n

【技术特征摘要】
1.一种含储能制氢混合系统的火电厂能量调控系统，其特征是，包括火电机组、储能系统、制氢系统和调度控制系统；
储能系统、制氢系统与火电机组两两之间分别设有电能传输通道；
调度控制系统接收外部调度指令信息并获取其中的调度出力目标数据，根据所述调度出力目标数据控制火电机组、储能系统和/或制氢系统的运行，以使得火电厂最终出力符合所述调度出力目标数据；
所述火电厂最终出力为火电机组出力，或者为火电机组出力经储能系统和/或制氢系统消纳后的剩余出力，或者为火电机组与储能系统放电状态运行的出力之和。


2.根据权利要求1所述的含储能制氢混合系统的火电厂能量调控系统，其特征是，调度控制系统根据所述调度出力目标数据判断是否需要深度调峰；
若需深度调峰，且所述调度出力目标数据小于火电机组出力最小值，则根据所述调度出力目标数据与火电机组出力最小值之间的差值，计算储能系统和/或制氢系统的所需消纳的出力，进而根据计算结果控制储能系统和/或制氢系统在预设的约束下运行以消纳火电机组的出力，使得火电厂的最终出力符合所述调度出力目标数据；
若需要深度调峰，且所述调度出力目标数据大于火电机组的最大出力，则控制火电机组以最大出力运行，同时控制储能系统在预设的约束下放电运行。


3.根据权利要求2所述的含储能制氢混合系统的火电厂能量调控系统，其特征是，所述预设的约束包括：
制氢系统最大和最小功率约束：
PH2_min＜PH2，t＜PH2_max(1)
式中，PH2,t为制氢系统瞬时出力，PH2_max为制氢系统最大功率，PH2_min为制氢系统最小功率；
制氢系统储氢罐容量约束：
0＜VH2,t＜VH2_max(2)
式中，VH2,t为制氢系统在t时刻所存储的氢气容量，VH2_max为储氢罐最大容量；
储能系统功率约束：



式中，Pbess,t为储能系统在t时刻瞬时功率，Pcharge_max和Pdischarge_max分别为储能系统最大充放电功率，Pcharge_min和Pdischarge_min分别为储能系统最小充放电功率；
储能系统容量约束：
SOCmin≤SOCt≤SOCmax(4)
式中，SOCt为储能系统在t时刻电量，SOCmax为储能系统最大容量，SOCmin为储能系统最小容量。


4.根据权利要求2所述的含储能制氢混合系统的火电厂能量调控系统，其特征是，当需要深度调峰，且所述调度出力目标数据小于火电机组出力最小值时，调度控制系统将调度出力目标数据与火电机组出力最小值之间的差值与储能系统充电功率进行比较：若所述差值小于或等于储能系统充电功率，则仅控制储能系统充电运行以消纳所述差值对应的火电机组出力；若所述差值大于储能系统充电功率，则控制储能...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹炜，王海华，胡煜，卢红前，游晓宏，韩学栋，潘磊，陆冉，张震，陈昕，谢伟，陈琦，齐文瑾，李奔，张天伟，
申请(专利权)人：中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32