飞轮储能阵列辅助传统火电机组一次调频控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及火电机组控制技术领域，是一种飞轮储能阵列辅助传统火电机组一次调频控制方法及系统，其将因电力负荷变动导致的频率偏差信号分别送至火电机组与飞轮储能阵列，火电机组通过下垂控制调节输出功率，飞轮储能阵列根据每个飞轮储能系统的可用容量，按照预先设定的阵列控制策略合理分配一次调频指令给各个飞轮储能系统，实现飞轮储能阵列与火电机组的协同调频，快速恢复电力负荷变动造成的频率偏差。本发明专利技术既能改善传统火电机组的调频能力，也能灵活利用飞轮储能阵列的可用容量，对于提升火电厂运行经济效益，保证电力系统安全稳定运行具有十分重要的意义。稳定运行具有十分重要的意义。稳定运行具有十分重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
飞轮储能阵列辅助传统火电机组一次调频控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及火电机组控制
，是一种飞轮储能阵列辅助传统火电机组一次调频控制方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，可再生能源发电诸如风力发电、光伏发电的装机容量持续上升，其间歇性与波动性给电力系统的安全、稳定运行提出了挑战。
[0003]作为主力电源的传统火电机组其地位逐渐向用于调节的辅助电源转变，其调频负担日益加重，然而传统火电机组由于其大惯性大迟延的特性，已经难以满足新型电力系统的调频需要。因此提升火电厂的调频能力，对于保证电力系统的安全稳定运行至关重要。
[0004]飞轮储能技术的发展与应用，对于改善火电厂调频能力起着有效的作用。飞轮储能是一项通过电机带动飞轮旋转，实现电能与机械能之间双向转换的储能技术。其电机可以根据运行需要在发电机与电动机模式之间切换，从而进行灵活的充放电辅助火电机组一次调频。飞轮储能具有无污染、寿命长、高功率密度、循环效率高等特点，非常适合短时快速充放电应用场景，通过飞轮储能协助火电机组一次调频，可以良好改善火电机组的调频能力。
[0005]因此，如何通过飞轮储能阵列辅助传统火电机组进行一次调频控制，是本领域亟需解决的一项技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种飞轮储能阵列辅助传统火电机组一次调频控制方法及系统，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决如何通过飞轮储能阵列辅助传统火电机组进行一次调频控制的问题。
[0007]本专利技术的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种飞轮储能阵列辅助传统火电机组一次调频控制方法，将因电力负荷变动导致的频率偏差信号分别送至火电机组与飞轮储能阵列，火电机组通过下垂控制调节输出功率，飞轮储能阵列根据每个飞轮储能系统的可用容量，按照预先设定的阵列控制策略合理分配一次调频指令给各个飞轮储能系统，实现飞轮储能阵列与火电机组的协同调频，快速恢复电力负荷变动造成的频率偏差。
[0008]下面是对上述专利技术技术方案的进一步优化或/和改进：
[0009]当电力负荷升高导致电网频率降低时，飞轮储能系统放电以弥补发电功率的短缺；当电力负荷降低导致电网频率升高时，飞轮储能系统充电以吸收多余的发电功率。
[0010]放电时可根据各飞轮储能系统的SOC与当前时刻飞轮储能阵列的总SOC的比值计算各飞轮储能系统的放电参与因子，SOC较小的飞轮储能系统参与因子较小，即少出力，SOC较大的飞轮储能系统多出力。
[0011]充电时可根据各飞轮储能系统的SOC与当前时刻飞轮储能阵列的总SOC的比值计算各飞轮储能系统的充电参与因子，SOC较小的飞轮储能系统参与因子较大，即优先给SOC
较小的飞轮储能系统充电，SOC较大的飞轮储能系统少出力。
[0012]可对飞轮储能系统的SOC设置上下限，当飞轮储能系统的SOC达到下限时将不能执行放电操作，当飞轮储能系统的SOC达到上限时将不能执行充电操作。
[0013]可将飞轮储能阵列中的飞轮储能系统按照SOC分为三个部分：低SOC区、中SOC区、高SOC区。
[0014]本专利技术的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种飞轮储能阵列辅助传统火电机组一次调频控制系统，包括火电机组一次调频模型和飞轮储能一次调频模型；其中火电机组一次调频模型包括下垂控制环节、调速器模型以及汽轮机模型，飞轮储能一次调频模型包括飞轮阵列控制策略环节、飞轮储能系统模型；
[0015]火电机组一次调频模型的输入为电力负荷扰动所引起的频率偏差，通过下垂控制环节后送至调速器，下垂控制系数根据机组的性能决定；火电机组一次调频模型的输出为经过限幅环节后的火电机组的输出功率，限幅环节的设定值根据机组的性能决定；
[0016]飞轮储能一次调频模型的输入为电力负荷扰动所引起的频率偏差，由飞轮阵列控制策略模块处理后得到各飞轮储能系统的动作指令，并将其下发给各飞轮储能系统进行响应；飞轮储能一次调频模型的输出为飞轮储能阵列的输出功率。
[0017]本专利技术通过发挥飞轮储能系统响应快、高功率密度的特性协助火电机组一次调频，以减轻火电机组大迟延大惯性的特性带来的影响，同时通过适当的调度策略确保飞轮储能系统的备用容量，合理分配飞轮储能系统的调频资源，确保电力系统安全稳定运行的同时，提升火电厂运行的经济效益。通过发挥飞轮储能系统响应速度快、高功率密度的特性，实现飞轮储能阵列与火电机组的协同调频，快速恢复电力负荷变动造成的频率偏差。本专利技术既能改善传统火电机组的调频能力，也能灵活利用飞轮储能阵列的可用容量，对于提升火电厂运行经济效益，保证电力系统安全稳定运行具有十分重要的意义。
附图说明
[0018]附图1为本专利技术实施例的飞轮储能辅助火电机组一次调频系统结构图。
[0019]附图2为100MW电力负荷扰动下有无飞轮储能参与情况下的电网频率变化情况对比图。
具体实施方式
[0020]本专利技术不受下述实施例的限制，可根据本专利技术的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
[0021]在本专利技术中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
[0022]下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步描述：
[0023]实施例1：如附图1、2所示，该飞轮储能阵列辅助传统火电机组一次调频控制方法将因电力负荷变动导致的频率偏差信号分别送至火电机组与飞轮储能阵列，火电机组通过下垂控制调节输出功率，飞轮储能阵列根据每个飞轮储能系统的可用容量，按照预先设定的阵列控制策略合理分配一次调频指令给各个飞轮储能系统，实现飞轮储能阵列与火电机
组的协同调频，快速恢复电力负荷变动造成的频率偏差。
[0024]在本专利技术实施例中，该飞轮储能阵列辅助传统火电机组一次调频控制方法通过发挥飞轮储能系统响应速度快、高功率密度的特性，当电力负荷升高导致电网频率降低时，飞轮储能系统放电以弥补发电功率的短缺；当电力负荷降低导致电网频率升高时，飞轮储能系统充电以吸收多余的发电功率，通过这样可以实现飞轮储能阵列与火电机组的协同调频，快速恢复电力负荷变动造成的频率偏差，有利于提升电力系统运行的安全性与稳定性，同时合理分配飞轮储能系统的可用容量，提升火电厂运行的经济效益。
[0025]在本专利技术实施例中，飞轮储能系统的阵列控制策略遵循以下原则：(1)放电时根据各飞轮储能系统的SOC(State of Charge)，即可用电量与当前时刻飞轮储能阵列的总SOC的比值计算各飞轮储能系统的放电参与因子，SOC较小的飞轮储能系统参与因子较小，即少出力，SOC较大的飞轮储能系统多出力。(2)充电时根据各飞轮储能系统的SOC与当前时刻飞轮储能阵列的总SOC的比值计算各飞轮储能系统的充电参与因子，SOC较小的飞轮储能系统参与因子较大，即优先给SOC较小的飞轮储能系统充电，SOC较大的飞轮储能系统少出力。(3)为避免飞轮储能系统的过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞轮储能阵列辅助传统火电机组一次调频控制方法，其特征在于将因电力负荷变动导致的频率偏差信号分别送至火电机组与飞轮储能阵列，火电机组通过下垂控制调节输出功率，飞轮储能阵列根据每个飞轮储能系统的可用容量，按照预先设定的阵列控制策略合理分配一次调频指令给各个飞轮储能系统，实现飞轮储能阵列与火电机组的协同调频，快速恢复电力负荷变动造成的频率偏差。2.根据权利要求1所述的飞轮储能阵列辅助传统火电机组一次调频控制方法，其特征在于当电力负荷升高导致电网频率降低时，飞轮储能系统放电以弥补发电功率的短缺；当电力负荷降低导致电网频率升高时，飞轮储能系统充电以吸收多余的发电功率。3.根据权利要求1或2所述的飞轮储能阵列辅助传统火电机组一次调频控制方法，其特征在于放电时根据各飞轮储能系统的SOC与当前时刻飞轮储能阵列的总SOC的比值计算各飞轮储能系统的放电参与因子，SOC较小的飞轮储能系统参与因子较小，即少出力，SOC较大的飞轮储能系统多出力。4.根据权利要求1或2所述的飞轮储能阵列辅助传统火电机组一次调频控制方法，其特征在于充电时根据各飞轮储能系统的SOC与当前时刻飞轮储能阵列的总SOC的比值计算各飞轮储能系统的充电参与因子，SOC较小的飞轮储能系统参与因子较大，即优先给SOC较小的飞轮储能系统充电，SOC较大的飞轮储能系统少出力。5.根据权利要求3所述的飞轮储能阵列辅助传统火电机组一次调频控制方法，其特征在于充电时根据各飞轮储能系统的SOC与当前时刻飞轮储能阵列的总SOC的比值计算各飞轮储能系统的充电参与因子，SOC较小的飞轮储能系统参与因子较大，即优先给SOC较小的飞轮储能系统充电，SOC较大的飞轮储能系统少出力。6.根据权利要求1或2或5所述的飞轮储能阵列辅助传统火电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永基，徐强，孔德安，康永昊，朱清，韩宏志，王晓宇，郑鑫，梁家豪，赵文青，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：