一种火电机组-飞轮储能联合系统的协同控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种火电机组

【技术实现步骤摘要】
一种火电机组
‑
飞轮储能联合系统的协同控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及二次调频领域，特别是涉及一种火电机组
‑
飞轮储能联合系统的协同控制方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，在以风能、太阳能为代表的新能源装机容量不断提升的大背景下，我国的电力系统正经历着巨大的变革。新能源发电方式受到自然条件限制而产生的出力波动性和不确定性越来越受到重视。
[0003]火电是现阶段我国电力系统的主体发电方式，《两个细则》中对常规火电机组参与电网调频提出了具体要求。火电机组(电源侧)调频主要分为两种：一次调频和二次调频，一次调频是指直接调整原动机部分出力的调频过程，是一种有差调节方式；二次调频是指机组通过上级电网下达的调度指令改变机组的功率设定值进而调整频率，是一种无差调节方式。总的来看，一次调频胜在调节快速，但是仅仅快速是不够的，电力系统需要更加精细的无差调节，因此二次调频是调频过程中的重中之重。
[0004]火电机组在参与二次调频过程中通常无法及时响应超过2％额定功率/min的自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)指令信号，出现系统欠调的问题。飞轮储能系统(Flywheel Energy Storage System,FESS)作为一种新兴的具有相对火电系统调节速度更快、能量密度更高的新型调频辅助系统受到了广泛关注。研究表明，耦合了飞轮储能系统的火电机组调频系统具有更好的调频响应速度和调节精度。
[0005]现有的基于飞轮储能和火电机组的调频协调控制方式主要是将AGC指令按比例分解，该方法只能将AGC指令的幅值以比例分配的方式分解为两个指令信号，分解后的信号虽然幅值被限制在合理范围内，但是其变化速率并没有受到限制，仍然可能处于超过火电机组承受范围的区间内，火电机组无法承受AGC指令的爬坡速率，就会出现欠调的情况，无法达到二次调频跟踪AGC指令，进而无法达到系统无差调频的目的。因此，为了解决AGC指令爬坡速率间歇性过大的问题，基于火电机组和飞轮储能耦合的二次调频系统提出一种提升火电二次调频性能的火电
‑
飞轮储能协同控制方法是必要的。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种火电机组
‑
飞轮储能联合系统的协同控制方法及系统，能够解决AGC指令爬坡速率间歇性过大的问题，提升火电二次调频性能。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种火电机组
‑
飞轮储能联合系统的协同控制方法，包括：
[0009]获取上级AGC指令信号；
[0010]基于改进的爬坡速率约束算法对所述AGC指令信号进行分解，得到第一平滑指令信号和第一高波动指令信号；
[0011]根据所述第一平滑指令信号对火电机组进行控制，根据所述第一高波动指令信号
对飞轮储能系统进行控制。
[0012]可选的，所述改进的爬坡速率约束算法如下：
[0013][0014]其中，x为算法输出，为算法输出的变化速率，u为算法输入，K为算法增益环节，M为积分速率变换分界点，在此算法中，算法输入u为AGC指令信号P
AGC0
(s)，算法输出x为经过约束分解后的第一平滑指令信号P
th
，为第一平滑指令信号P
th
的变化速率。
[0015]可选的，所述基于改进的爬坡速率约束算法对所述AGC指令信号进行分解，得到第一平滑指令信号和第一高波动指令信号，具体包括：
[0016]对所述AGC指令信号进行初步分解，得到第二平滑指令信号和第二高波动指令信号；
[0017]对所述第二平滑指令信号进行再次分解，得到第一平滑指令信号和第一高波动指令信号。
[0018]可选的，采用公式对AGC指令信号进行初步分解，其中，N0(u)P
AGC0
(s)为经过约束环节被限速后的第二平滑指令信号；[1
‑
N0(u)]P
AGC0
(s)为跟随约束操作而产生的第二高波动指令信号，N
n
(u)为改进的爬坡速率约束算法的函数表达，下角标n为分解的层级编号，从0开始计数。
[0019]可选的，采用公式对所述第二平滑指令信号进行再次分解，其中，P
th
为第一平滑指令信号，P
fe
为第一高波动指令信号，P
AGC0
(s)为AGC指令信号，N0(u)为第一层分解的算法函数表达，N1(u)为第二层分解的算法函数表达。
[0020]一种火电机组
‑
飞轮储能联合系统的协同控制系统，包括：
[0021]指令获取模块，用于获取上级AGC指令信号；
[0022]指令分解模块，用于基于改进的爬坡速率约束算法对所述AGC指令信号进行分解，得到第一平滑指令信号和第一高波动指令信号；
[0023]控制模块，用于根据所述第一平滑指令信号对火电机组进行控制，根据所述第一高波动指令信号对飞轮储能系统进行控制。
[0024]可选的，所述指令分解模块中改进的爬坡速率约束算法如下：
[0025][0026]其中，x为算法输出，为算法输出的变化速率，u为算法输入，K为算法增益环节，M
为积分速率变换分界点，在此算法中，算法输入u为AGC指令信号P
AGC0
(s)，算法输出x为经过约束分解后的第一平滑指令信号P
th
，为第一平滑指令信号P
th
的变化速率。
[0027]可选的，所述指令分解模块具体包括：
[0028]第一分解单元，用于对所述AGC指令信号进行初步分解，得到第二平滑指令信号和第二高波动指令信号；
[0029]第二分解单元，用于对所述第二平滑指令信号进行再次分解，得到第一平滑指令信号和第一高波动指令信号。
[0030]可选的，采用公式对AGC指令信号进行初步分解，其中，N0(u)P
AGC0
(s)为经过约束环节被限速后的第二平滑指令信号；[1
‑
N0(u)]P
AGC0
(s)为跟随约束操作而产生的第二高波动指令信号，N
n
(u)为改进的爬坡速率约束算法的函数表达，下角标n为分解的层级编号，从0开始计数。
[0031]可选的，采用公式对所述第二平滑指令信号进行再次分解，其中，P
th
为第一平滑指令信号，P
fe
为第一高波动指令信号，P
AGC0
(s)为AGC指令信号，N0(u)为第一层分解的算法函数表达，N1(u)为第二层分解的算法函数表达。
[0032]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0033]本专利技术使用基于速率约束算法对AGC指令进行分解，可以有效改善系统的二次调频性能，并且能够有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种火电机组
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飞轮储能联合系统的协同控制方法，其特征在于，包括：获取上级AGC指令信号；基于改进的爬坡速率约束算法对所述AGC指令信号进行分解，得到第一平滑指令信号和第一高波动指令信号；根据所述第一平滑指令信号对火电机组进行控制，根据所述第一高波动指令信号对飞轮储能系统进行控制。2.根据权利要求1所述的火电机组
‑
飞轮储能联合系统的协同控制方法，其特征在于，所述改进的爬坡速率约束算法如下：其中，u为算法输入，输入的物理量为AGC指令信号，x为算法输出，输出的物理量为经过约束分解后的第一平滑指令信号，为第一平滑指令信号的变化速率，K为算法增益环节，M为积分速率变换分界点。3.根据权利要求1所述的火电机组
‑
飞轮储能联合系统的协同控制方法，其特征在于，所述基于改进的爬坡速率约束算法对所述AGC指令信号进行分解，得到第一平滑指令信号和第一高波动指令信号，具体包括：对所述AGC指令信号进行初步分解，得到第二平滑指令信号和第二高波动指令信号；对所述第二平滑指令信号进行再次分解，得到第一平滑指令信号和第一高波动指令信号。4.根据权利要求3所述的火电机组
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飞轮储能联合系统的协同控制方法，其特征在于，采用公式对AGC指令信号进行初步分解，其中，N0(u)P
AGC0
(s)为经过约束环节被限速后的第二平滑指令信号；[1
‑
N0(u)]P
AGC0
(s)为跟随约束操作而产生的第二高波动指令信号，N
n
(u)为改进的爬坡速率约束算法的函数表达，下角标n为分解的层级编号，从0开始计数。5.根据权利要求3所述的火电机组
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飞轮储能联合系统的协同控制方法，其特征在于，采用公式对所述第二平滑指令信号进行再次分解，其中，P
th
为第一平滑指令信号，P
fe
为第一高波动指令信号，N0(u)为第一层分解的算法函数表达，N1(u)为第二层分解的算法函数表达，P
AGC0
(s)为AGC指令信号。6.一种火电机组

【专利技术属性】
技术研发人员：王玮，张文政，房方，高嵩，李沂洹，洪烽，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：