考虑调频性能考核的储能系统-火电机组联合调频控制方法技术方案

本发明专利技术提出的考虑调频性能考核的储能系统

【技术实现步骤摘要】
考虑调频性能考核的储能系统-火电机组联合调频控制方法


[0001]本专利技术属于电力系统自动发电控制
，具体涉及一种考虑调频性能考核的储能系统-火电机组联合调频控制方法。

技术介绍

[0002]调频辅助服务主要指发电机通过自动发电控制系统(Automatic Generation Control，以下简称AGC)按照一定调节速率实时调整发电有功功率，满足自动响应区域控制偏差(Area Control Error,ACE)要求的服务。我国电力系统的AGC调频主要由火电机组承担，随着新能源渗透比的增加，电力系统频率特性的复杂化，传统火电机组受自身特性限制具有响应时滞长、爬坡速率低、不能准确跟踪指令的问题日益凸显，各个国家地区纷纷以调频辅助服务效果为导向吸纳优质的调频资源。
[0003]储能系统因其响应速度快、控制精确和双向调节的优点成为电力系统快速调频资源。且随着储能系统技术的成熟和储能系统成本的降低，储能系统参与调频辅助已经成为全球规模化储能系统示范项目开展最多的领域之一，也是储能系统在电力领域中最接近商业运营的典型应用。但国内在储能系统直接在系统级参与调控的管理和补偿机制还未完善，且单独被调控参与调频的储能系统容量较大，受限于储能系统成本而无法推行；而火电厂为了避免因调频性能差而导致的罚金或为提高服务效果来增加收益，亟需一定辅助技术改善传统火电机组的性能。此时，在电厂中配置储能系统辅助单台火电机组调频成为国内储能系统参与调频辅助服务的首要模式。
[0004]现有工程中储能系统控制策略是基于实时监测数据的完全补偿策略，储能系统通过固定时间满功率有功功率的方式弥补AGC指令与火电机组实发功率的差值。这种控制策略使得储能系统有功功率无任何导向性的优化，既不利于储能系统工况的持续性，又无法保证储能系统-火电机组联合调频单元的调频性能满足电力系统的要求。
[0005]因此，从工程实际出发，以火电机组AGC性能的现有量化方法为导向性，通过简单有效的控制方式合理控制储能系统的动作时机与动作深度，对电厂提升补偿收益和减小储能系统配置成本均具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有储能系统-火电机组联合调频中储能系统控制策略的问题，提出考虑调频性能考核的储能系统-火电机组联合调频控制方法，该方法是一种考虑调频性能考核的分时段储能系统控制策略，通过合理控制储能系统动作时机和动作深度，提高储能系统的利用率和联合调频单元的调频性能，以提升电厂参与调频辅助服务的收益。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术提出的考虑调频性能考核的储能系统-火电机组联合调频控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009]1)从火电机组的分布式控制系统以及储能电池监控系统中获取调频周期i内时刻
t的储能系统-火电机组联合调频单元的基本状态：
[0010]从火电机组的分布式控制系统以及储能电池监控系统中获取时刻t的储能系统-火电机组联合调频单元的运行状态，包括AGC调频指令有功功率P
A
(t)、火电机组有功功率P
G
(t)和储能系统荷电SOC(t)，对获取的储能系统荷电SOC(t)的范围进行判断：若SOC(t)∈[SOC
min
，SOC
max
]，则执行步骤(2)，若SOC(t)在荷电状态的允许范围[SOC
min
，SOC
max
]之外，则令储能系统有功功率P
B
(t)＝0，并执行步骤(5)；其中，SOC
max
、SOC
min
为保证储能电池安全运行设置的荷电状态最大值与最小值；
[0011]2)根据调频辅助服务的指标计算规则划分调频工作时段，并根据储能系统-火电机组联合调频单元的基本状态确定其所处的工作时段
[0012]对于调度给电厂下达的第i次调频指令，调频单元响应此次AGC调频指令过程中的调频指标具体计算规则如下：
[0013]设调频单元响应AGC调频指令时的调节速率指标为k
1i
，是以调频资源分布区内发电单元平均标准调节速率V
sv
为量化标准计算得到，计算公式如下：
[0014][0015][0016]式中，S为发电单元的额定容量；V
i
为调频单元的实际调节速率；T
V0i
和T
V1i
分别为调频单元响应AGC调频指令的爬坡阶段的起始计算时刻和终止计算时刻；P
g
(T
V0i
))和P
g
(T
V1i
)分别为爬坡阶段的起始计算时刻T
V0i
和终止计算时刻T
V1i
对应的调频单元有功功率状态；
[0017]设调频单元响应AGC调频指令时的响应时间指标为k
2i
，是以调频单元允许的延迟时间Q为量化标准计算得到，计算公式如下：
[0018][0019]T
deli
＝T
schgi-T
starti
ꢀꢀ
(4)
[0020]式中，T
deli
为调频单元响应AGC调频指令的实际响应时间；T
schgi
和T
starti
分别为调频单元响应AGC调频指令的动作时刻和AGC调频指令的下发时刻；
[0021]设调频单元响应AGC调频指令时的调节精度指标为k
3i
，是以调频单元调节允许误差A％为量化标准计算得到，计算公式如下：
[0022][0023][0024]式中，P
accui
为调频单元响应AGC调频指令的实际调节误差，是从调频单元有功功率进入目标死区的时刻T
acut 0i
到调节精度计算终止时刻T
acut 1i
期间调频单元有功功率状态P
g
(T)与AGC调频指令有功功率状态P
A
(T)之间的累积误差；
[0025]设综合调节性能指标为k，综合调频性能指标用于衡量设定考核周期内调频单元响应AGC调频指令的综合性能表现，计算公式如下：
[0026]k＝0.25
×
(2k1+k2+k3)
ꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0027]式中，k1，k2，k3为设定考核周期内的调频单元调频性能分指标，分别为设定考核周期内调节速率指标为k
1i
、响应时间指标为k
2i
和调节精度指标为k
3i
的算术平均值；
[0028]各个时间节点的计算方法如下表所示：
[0029][0030][0031]将第i次完整的AGC调频过程以指令下发时间T
starti
、调节速率计算起始时刻T
V0i
、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑调频性能考核的储能系统-火电机组联合调频控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)从火电机组的分布式控制系统以及储能电池监控系统中获取调频周期i内时刻t的储能系统-火电机组联合调频单元的基本状态：从火电机组的分布式控制系统以及储能电池监控系统中获取时刻t的储能系统-火电机组联合调频单元的运行状态，包括AGC调频指令有功功率P
A
(t)、火电机组有功功率P
G
(t)和储能系统荷电SOC(t)，对获取的储能系统荷电SOC(t)的范围进行判断：若SOC(t)∈[SOC
min
,SOC
max
]，则执行步骤(2)，若SOC(t)在荷电状态的允许范围[SOC
min
,SOC
max
]之外，则令储能系统有功功率P
B
(t)＝0，并执行步骤(5)；其中，SOC
max
、SOC
min
为保证储能电池安全运行设置的荷电状态最大值与最小值；2)根据调频辅助服务的指标计算规则划分调频工作时段，并根据储能系统-火电机组联合调频单元的基本状态确定其所处的工作时段对于调度给电厂下达的第i次调频指令，调频单元响应此次AGC调频指令过程中的调频指标具体计算规则如下：设调频单元响应AGC调频指令时的调节速率指标为k
1i
，是以调频资源分布区内发电单元平均标准调节速率V
sv
为量化标准计算得到，计算公式如下：为量化标准计算得到，计算公式如下：式中，S为发电单元的额定容量；V
i
为调频单元的实际调节速率；T
V0i
和T
V1i
分别为调频单元响应AGC调频指令的爬坡阶段的起始计算时刻和终止计算时刻；P
g
(T
V0i
)和P
g
(T
V1i
)分别为爬坡阶段的起始计算时刻T
V0i
和终止计算时刻T
V1i
对应的调频单元有功功率状态；设调频单元响应AGC调频指令时的响应时间指标为k
2i
，是以调频单元允许的延迟时间Q为量化标准计算得到，计算公式如下：T
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＝T
schgi-T
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(4)式中，T
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为调频单元响应AGC调频指令的实际响应时间；T
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和T
starti
分别为调频单元响应AGC调频指令的动作时刻和AGC调频指令的下发时刻；设调频单元响应AGC调频指令时的调节精度指标为k
3i
，是以调频单元调节允许误差A％为量化标准计算得到，计算公式如下：为量化标准计算得到，计算公式如下：式中，P
accui
为调频单元响应AGC调频指令的实际调节误差，是从调频单元有功功率进入
目标死区的时刻T
acut0i
到调节精度计算终止时刻T
acut1i
期间调频单元有功功率状态P
g
(T)与AGC调频指令有功功率状态P
A
(T)之间的累积误差；设综合调节性能指标为k，综合调频性能指标用于衡量设定考核周期内调频单元响应AGC调频指令的综合性能表现，计算公式如下：k＝0.25
×
(2k1+k2+k3)
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(7)式中，k1,k2,k3为设定考核周期内的调频单元调频性能分指标，分别为设定考核周期内调节速率指标为k
1i
、响应时间指标为k
2i
和调节精度指标为k
3i
的算术平均值；各个时间节点的计算方法如下表所示：将第i次完整的AGC调频过程以指令下发时间T
starti
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆超，陈雪梅，宋洁，刘杰，吴京涛，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：