一种飞轮储能辅助火电二次调频的负荷分配方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种飞轮储能辅助火电二次调频的负荷分配方法及系统，属于电力系统调频领域，负荷分配方法包括：实时获取二次调频指令信号、飞轮储能系统参数及火电机组参数；基于预先设定的分配策略，根据二次调频指令信号、飞轮储能系统参数及火电机组参数，确定飞轮储能系统分配到的调频指令及火电机组分配到的调频指令；其中，分配策略包括分频策略、变比例策略和改进遗传算法策略；根据飞轮储能系统分配到的调频指令调整飞轮储能系统的出力时间及出力大小；根据火电机组分配到的调频指令调整火电机组的出力时间及出力大小。本发明专利技术通过飞轮储能系统辅助火电机组进行二次调频，提高了电力系统的调频性能，减少了火电机组的损耗。耗。耗。

【技术实现步骤摘要】
一种飞轮储能辅助火电二次调频的负荷分配方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统调频领域，特别是涉及一种飞轮储能辅助火电二次调频的负荷分配方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来为应对环境污染，气候恶化，传统能源匮乏等全球性问题，以风力发电为代表的可再生能源发电体系不断壮大，但由于气候、环境等因素的影响，可再生能源发电存在间歇、不确定等现象，系统频率偏差易超标，严重时甚至出现频率越限，电力系统调频十分困难。传统火力发电仍是发电的主要部分，但火电机组由于磨煤、热传递等因素，具有很大的热惯性，机组频率响应迟滞、爬坡率低、精度不高，且由于用户量的随机性，机组如频繁响应，就会造成设备损耗，增加电力系统运行成本，如何改善电力系统调频性能是维护电网安全运行的关键。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种飞轮储能辅助火电二次调频的负荷分配方法及系统，可提高电力系统调频的性能，减少火电机组的损耗。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种飞轮储能辅助火电二次调频的负荷分配方法，包括：
[0006]实时获取二次调频指令信号、飞轮储能系统参数及火电机组参数；
[0007]基于预先设定的分配策略，根据所述二次调频指令信号、所述飞轮储能系统参数及所述火电机组参数，确定飞轮储能系统分配到的调频指令及火电机组分配到的调频指令；
[0008]根据所述飞轮储能系统分配到的调频指令调整飞轮储能系统的出力时间及出力大小；
[0009]根据所述火电机组分配到的调频指令调整火电机组的出力时间及出力大小。
[0010]可选地，所述飞轮储能系统参数为高通滤波器时间常数；所述火电机组参数为低通滤波器时间常数；
[0011]基于预先设定的分配策略，根据所述二次调频指令信号、所述飞轮储能系统参数及所述火电机组参数，确定飞轮储能系统分配到的调频指令及火电机组分配到的调频指令，具体包括：
[0012]基于所述高通滤波器时间常数及所述低通滤波器时间常数，采用高通滤波器及低通滤波器对所述二次调频功率信号进行滤波，得到高频信号及低频信号；
[0013]根据所述高频信号确定所述飞轮储能系统分配到的调频指令；
[0014]根据所述低频信号确定当前时刻所述火电机组分配到的调频指令。
[0015]可选地，所述飞轮储能系统参数为飞轮储能系统的实时荷电状态；
[0016]基于预先设定的分配策略，根据所述二次调频指令信号、所述飞轮储能系统参数
及所述火电机组参数，确定飞轮储能系统分配到的调频指令及火电机组分配到的调频指令，具体包括：
[0017]获取飞轮储能系统的初始荷电状态、总储电量及实时出力；
[0018]根据所述飞轮储能系统的初始荷电状态、总储电量及实时出力，计算所述飞轮储能系统的实时荷电状态；
[0019]根据所述飞轮储能系统的实时荷电状态、荷电状态上限及荷电状态下限，确定飞轮储能系统的出力比例因子及火电机组的出力比例因子；
[0020]基于所述二次调频指令信号、所述飞轮储能系统的出力比例因子及所述火电机组的出力比例因子，确定所述飞轮储能系统分配到的调频指令及所述火电机组分配到的调频指令。
[0021]可选地，采用以下公式计算飞轮储能系统的实时荷电状态：
[0022][0023]其中，SOC为飞轮储能系统的实时荷电状态，SOC0为飞轮储能系统的初始荷电状态，E为飞轮储能系统的总储电量，P
F
为飞轮储能系统的实时出力，t为时刻。
[0024]可选地，在所述飞轮储能系统充电时，采用以下公式确定飞轮储能系统的出力比例因子：
[0025][0026]在所述飞轮储能系统放电时，采用以下公式确定飞轮储能系统的比例因子：
[0027][0028]其中，α1为火电机组的出力比例因子，SOC为飞轮储能系统的实时荷电状态，SOC
min
为飞轮储能系统的荷电状态下限，SOC
max
为飞轮储能系统的荷电状态上限，n为自适应因子，火电机组的出力比例因子为1
‑
α1。
[0029]可选地，所述飞轮储能系统及所述火电机组的数量均为多个；
[0030]基于预先设定的分配策略，根据所述二次调频指令信号、所述飞轮储能系统参数及所述火电机组参数，确定飞轮储能系统分配到的调频指令及火电机组分配到的调频指令，具体包括：
[0031]针对k时刻的二次调频指令信号，根据k
‑
1时刻的二次调频指令信号、k时刻的二次调频指令信号及间隔时间，确定k时刻二次调频指令信号的变化速率；所述间隔时间为k
‑
1时刻与k时刻间隔的时间；k>0；
[0032]根据k
‑
1时刻二次调频指令信号的变化速率、k时刻二次调频指令信号的变化速率及间隔时间，确定k时刻二次调频指令信号的变化加速度；
[0033]根据k时刻二次调频指令信号的变化速率及k时刻二次调频指令信号的变化加速
度，确定k时刻各飞轮储能系统的权重系数及k时刻各火电机组的权重系数；
[0034]基于k时刻各飞轮储能系统的权重系数及k时刻各火电机组的权重系数，以各飞轮储能系统及各火电机组的调频指令之和最小为目标，建立调频模型；
[0035]采用改进遗传算法对所述调频模型求解，得到k时刻各飞轮储能系统分配到的调频指令及k时刻各火电机组分配到的调频指令；所述改进遗传算法为在遗传算法中，根据粒子的适应度函数值、所有粒子的适应度函数平均值、所有粒子的适应度函数最小值、交叉概率最大值及交叉概率最小值计算交叉概率。
[0036]可选地，采用以下公式计算k时刻二次调频指令信号的变化速率及k时刻二次调频指令信号的变化加速度：
[0037][0038]其中，v
k
为k时刻二次调频指令信号的变化速率，v
k
‑1为k
‑
1时刻二次调频指令信号的变化速率，α
k
为k时刻二次调频指令信号的变化加速度，P
age,k
为k时刻的二次调频指令信号，P
age,k
‑1为k
‑
1时刻的二次调频指令信号，Δt为间隔时间，||表示取绝对值。
[0039]可选地，采用以下公式计算k时刻第j个飞轮储能系统的权重系数及k时刻第i个火电机组的权重系数：
[0040][0041]其中，m
i,k
为k时刻第i个火电机组的权重系数，n
j,k
为k时刻第j个飞轮储能系统的权重系数，m
i,0
为第i个火电机组的权重系数基准值，n
j,0
为第j个飞轮储能系统的权重系数基准值，v
k
为k时刻二次调频指令信号的变化速率，v
ref
为功率变化速率参考值，α
k
为k时刻二次调频本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞轮储能辅助火电二次调频的负荷分配方法，其特征在于，所述飞轮储能辅助火电二次调频的负荷分配方法包括：实时获取二次调频指令信号、飞轮储能系统参数及火电机组参数；基于预先设定的分配策略，根据所述二次调频指令信号、所述飞轮储能系统参数及所述火电机组参数，确定飞轮储能系统分配到的调频指令及火电机组分配到的调频指令；根据所述飞轮储能系统分配到的调频指令调整飞轮储能系统的出力时间及出力大小；根据所述火电机组分配到的调频指令调整火电机组的出力时间及出力大小。2.根据权利要求1所述的飞轮储能辅助火电二次调频的负荷分配方法，其特征在于，所述飞轮储能系统参数为高通滤波器时间常数；所述火电机组参数为低通滤波器时间常数；基于预先设定的分配策略，根据所述二次调频指令信号、所述飞轮储能系统参数及所述火电机组参数，确定飞轮储能系统分配到的调频指令及火电机组分配到的调频指令，具体包括：基于所述高通滤波器时间常数及所述低通滤波器时间常数，采用高通滤波器及低通滤波器对所述二次调频功率信号进行滤波，得到高频信号及低频信号；根据所述高频信号确定所述飞轮储能系统分配到的调频指令；根据所述低频信号确定当前时刻所述火电机组分配到的调频指令。3.根据权利要求1所述的飞轮储能辅助火电二次调频的负荷分配方法，其特征在于，所述飞轮储能系统参数为飞轮储能系统的实时荷电状态；基于预先设定的分配策略，根据所述二次调频指令信号、所述飞轮储能系统参数及所述火电机组参数，确定飞轮储能系统分配到的调频指令及火电机组分配到的调频指令，具体包括：获取飞轮储能系统的初始荷电状态、总储电量及实时出力；根据所述飞轮储能系统的初始荷电状态、总储电量及实时出力，计算所述飞轮储能系统的实时荷电状态；根据所述飞轮储能系统的实时荷电状态、荷电状态上限及荷电状态下限，确定飞轮储能系统的出力比例因子及火电机组的出力比例因子；基于所述二次调频指令信号、所述飞轮储能系统的出力比例因子及所述火电机组的出力比例因子，确定所述飞轮储能系统分配到的调频指令及所述火电机组分配到的调频指令。4.根据权利要求3所述的飞轮储能辅助火电二次调频的负荷分配方法，其特征在于，采用以下公式计算飞轮储能系统的实时荷电状态：其中，SOC为飞轮储能系统的实时荷电状态，SOC0为飞轮储能系统的初始荷电状态，E为飞轮储能系统的总储电量，P
F
为飞轮储能系统的实时出力，t为时刻。5.根据权利要求3所述的飞轮储能辅助火电二次调频的负荷分配方法，其特征在于，在所述飞轮储能系统充电时，采用以下公式确定飞轮储能系统的出力比例因子α1：
在所述飞轮储能系统放电时，采用以下公式确定飞轮储能系统的比例因子α1：其中，α1为飞轮储能的出力比例因子，SOC为飞轮储能系统的实时荷电状态，SOC
min
为飞轮储能系统的荷电状态下限，SOC
max
为飞轮储能系统的荷电状态上限，n为适应因子，火电机组的出力比例因子为1
‑
α1。6.根据权利要求1所述的飞轮储能辅助火电二次调频的负荷分配方法，其特征在于，所述飞轮储能系统及所述火电机组的数量均为多个；基于预先设定的分配策略，根据所述二次调频指令信号、所述飞轮储能系统参数及所述火电机组参数，确定飞轮储能系统分配到的调频指令及火电机组分配到的调频指令，具体包括：针对k时刻的二次调频指令信号，根据k
‑
1时刻的二次调频指令信号、k时刻的二次调频指令信号及间隔时间，确定k时刻二次调频指令信号的变化速率；所述间隔时间为k
‑
1时刻与k时刻间隔的时间；k>0；根据k
‑
1时刻二次调频指令信号的变化速率、k时刻二次调频指令信号的变化速率及间隔时间，确定k时刻二次调频指令信号的变化加速度；根据k时刻二次调频指令信号的变化速率及k时刻二次调频指令信号的变化加速度，确定k时刻各飞轮储能系统的权重系数及k时刻各火电机组的权重系数；基于k时刻各飞轮储能系统的权重系数及k时刻各火电机组的权重系数，以各飞轮储能系统及各火电机组的调频指令之和最小为目标，建立调频模型；采用改进遗传算法对所述调频模型求解，得到k时刻各飞轮储能...

【专利技术属性】
技术研发人员：房方，刘渝斌，陈忠，魏乐，
申请(专利权)人：国能宁夏灵武发电有限公司，
类型：发明
国别省市：