【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统，具体是一种分布式混合储能参与系统调频的控制方法。
技术介绍
1、随着能源结构的转变和新能源的大量接入，分布式能源系统逐渐成为电力系统的主力军。然而，由于可再生能源的间歇性和波动性，给电网频率稳定性带来极大挑战。在配电网中，调频是维持电网频率稳定的关键措施。然而，传统的调频方法主要依赖于集中控制和单一大容量储能储备，这并不适应分布式能源系统的特点，如专利“一种电池储能参与的调频方法、系统、装置及可读存储介质”(专利号：cn112736989b)。
2、分布式混合储能系统的引入，为配电网调频提供了新的可能。通过智能调度，分布式混合储能系统可以快速响应电网频率波动，起到稳定电网频率的作用。同时，由于分布式混合储能系统具有多类型储能设备，一般可以响应广泛时间尺度上的频率波动。但是现有专利公开技术只针对某一种调频需求利用滤波器对混合储能设备需要发出或吸收的总功率进行分配，忽略了混合储能同时应对惯量、一次调频和二次调频等不同类型调频控制下的功率分配机制，如专利“微电网混合储能协调调频方法”(专利号：cn105024391b)和专利“一种混合储能用于一次调频的能量管理方法及系统”(专利号：cn114156912b)。调频机组大多采用“柴油机(燃气轮机)+电池”和“飞轮+电池”组合，给环境带来了污染或者容量不足以应对长时间尺度二次调频，如专利“一种微网群的协同控制方法、装置、系统及存储介质”(专利号：cn116706997a)和专利“飞轮混合锂电池储能辅助火电机组调频的能量管理装置及系统”(专利号：cn111
技术实现思路
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技术实现思路
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1、本专利技术提供一种分布式混合储能参与系统调频的控制方法。该系统为多种类电源、负荷、储能耦合所构成。该专利技术中分布式混合储能包括储氢、储电和储热设备，具有多时间尺度调频特性且能满足多元负荷的能量存储需求。三者之间通过电解水装置、氢燃料电池和电热锅炉相耦合，相互协调参与电网调频，实现了多元用能负荷时间空间上的转移，提高了调频服务质量和新能源消纳率。多元负荷包括电负荷、氢负荷以及热负荷，通过电网、新能源以及分布式混合储能对其供能。技术方案如下:
2、一种分布式混合储能参与系统调频的控制方法，其特征在于，所述系统为多种类电源、负荷、储能相耦合的电力系统，包括但不限于新能源、分布式混合储能、能量转换装置和多元负荷主体；新能源包括分布式光伏以及风机；所述分布式混合储能包括分布式储电、储氢和储热设备，储氢设备可通过电解水装置将超发的光伏及风电以及价格低谷时的市电以氢能形式进行存储，或通过氢燃料电池将氢能转换为电能进行使用，实现电能和氢能之间的相互转换；电能通过电锅炉转变为热能，供应给热负荷，实现电能和热能的单向转换，多余热能通过储热设备存储或缺额热负荷通过储热设备进行供应；多元负荷包括电负荷、热负荷以及氢负荷；对储电设备采用改进下垂控制方法，对电网提供惯量以及一次调频支撑作用，以提高电网频率稳定性，并且通过相关参数的设计使得储能soc均衡；对储氢设备采用功率型控制方法，接受电网二次调频agc指令，与储热设备以及电网中其他调节单元相配合共同恢复电网频率，并且通过协同控制储氢设备与储电设备的输出功率，防止储电设备soc越限；针对氢能量转换环节采用热能回收装置，提高能量的梯级利用率。
3、进一步的，对储电设备所采用的改进下垂控制方法，对电网提供惯量以及一次调频支撑作用：将虚拟惯量加入到分布式储电设备的接口dc/ac变换器的下垂控制当中，储电控制模块通过设置不同储电单元的控制系数调整各单元出力以实现soc均衡；将频率采集模块输入设置死区，以防止频率高阶小扰动造成储电设备频繁改变出力以及稳定性问题。
4、进一步的，对储氢设备所采用的功率型控制方法：当电网频率偏差过大超出一次调频可调范围时，也即储电设备充放电功率达到限值，此时储氢控制模块接收电网二次调频agc指令，通过改变电解水装置接口ac/dc变换器输入功率值或者燃料电池接口dc/ac变换器输出功率值，使得储氢设备消耗电能或者产生电能，从而帮助电网频率恢复；氢燃料电池和电解水制氢装置不同时运行；对于储氢设备，采用基于反正切函数的“s”型响应曲线，增强接口变化器功率变化的平滑性；储氢控制模块中引入储电soc恢复控制环路，在保持整体并网功率不变的同时实现储电-储氢之间功率的转移，并且帮助储电soc恢复至额定值。
5、进一步的，通过储热控制模块调节储热设备释放给热负荷的热能以及电锅炉的用电功率，从而在热负荷用能需求不变的情况调节热负荷所需的电能，进而通过改变电负荷起到调频作用；储热设备和储氢设备相互配合以实现电网二次调频。
6、进一步的，电解水装置和燃料电池热量回收装置包括反应堆冷却液回路、换热器、缓冲液回路，在换热器内的热传递过程中，冷却液将反应堆中回收的热量传递给缓冲液并将其存储到缓冲罐中；当缓冲罐中的热水达到热负荷使用的温度后，将热水供应给负荷或者储热装置，同时向缓冲罐中注入冷水，保证缓冲液回路的正常运行；通过控制水泵的转速，控制冷却液回路和缓冲液回路的流速，用于稳定反应堆的工作温度，并且回收电解水以及燃料电池装置工作过程中产生的废热。
7、本专利技术的优点主要有：(1)提出了一种包括储电设备、储氢设备和储热设备的分布式混合储能耦合系统，相较于传统混合储能系统具有清洁无污染且具有多时间尺度调节特性优势；(2)储电、储氢和储热之间的耦合促进了新能源消纳以及多元负荷用能时间和空间上的转移，有利于提升调频服务质量与新能源消纳；(3)对储电设备提出了一种改进下垂控制方法，对电网同时提供惯量、一次调频主动支撑能力，提高了电网惯性以及频率稳定性，并且通过设置不同储电单元的控制系数调整各单元出力以实现soc均衡；(4)对储氢设备提出了一种功率型控制方法，接受电网agc二次调频指令，帮助电网恢复频率，并且通过协同控制储氢设备与储电设备的输出功率，防止储电设备soc越限；(5)针对电解水装置以及氢燃料电池提出一种基于反正切函数的“s”型响应曲线，增强接口变化器功率变化的平滑性，减小对设备使用寿命的影响；(6)针对氢能量转换环节提出一种热能回收装置，提高了氢能转换过程中的梯级利用率。
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1.一种分布式混合储能参与系统调频的控制方法，其特征在于，所述系统为多种类电源、负荷、储能相耦合的电力系统，包括但不限于新能源、分布式混合储能、能量转换装置和多元负荷主体；新能源包括分布式光伏以及风机；所述分布式混合储能包括分布式储电、储氢和储热设备，储氢设备可通过电解水装置将超发的光伏及风电以及价格低谷时的市电以氢能形式进行存储，或通过氢燃料电池将氢能转换为电能进行使用，实现电能和氢能之间的相互转换；电能通过电锅炉转变为热能，供应给热负荷，实现电能和热能的单向转换，多余热能通过储热设备存储或缺额热负荷通过储热设备进行供应；多元负荷包括电负荷、热负荷以及氢负荷；对储电设备采用改进下垂控制方法，对电网提供惯量以及一次调频支撑作用，以提高电网频率稳定性，并且通过相关参数的设计使得储能SOC均衡；对储氢设备采用功率型控制方法，接受电网二次调频AGC指令，与储热设备以及电网中其他调节单元相配合共同恢复电网频率，并且通过协同控制储氢设备与储电设备的输出功率，防止储电设备SOC越限；针对氢能量转换环节采用热能回收装置，提高能量的梯级利用率。
2.根据权利要求1所述的一种分布式混合
3.根据权利要求1所述的一种分布式混合储能参与系统调频的控制方法，其特征在于，对储氢设备所采用的功率型控制方法：当电网频率偏差过大超出一次调频可调范围时，也即储电设备充放电功率达到限值，此时储氢控制模块接收电网二次调频AGC指令，通过改变电解水装置接口AC/DC变换器输入功率值或者燃料电池接口DC/AC变换器输出功率值，使得储氢设备消耗电能或者产生电能，从而帮助电网频率恢复；氢燃料电池和电解水制氢装置不同时运行；对于储氢设备，采用基于反正切函数的“S”型响应曲线，增强接口变化器功率变化的平滑性；储氢控制模块中引入储电SOC恢复控制环路，在保持整体并网功率不变的同时实现储电-储氢之间功率的转移，并且帮助储电SOC恢复至额定值。
4.根据权利要求1所述的一种分布式混合储能参与系统调频的控制方法，其特征在于，通过储热控制模块调节储热设备释放给热负荷的热能以及电锅炉的用电功率，从而在热负荷用能需求不变的情况调节热负荷所需的电能，进而通过改变电负荷起到调频作用；储热设备和储氢设备相互配合以实现电网二次调频。
5.根据权利要求1所述的一种分布式混合储能参与系统调频的控制方法，其特征在于，电解水装置和燃料电池热量回收装置包括反应堆冷却液回路、换热器、缓冲液回路，在换热器内的热传递过程中，冷却液将反应堆中回收的热量传递给缓冲液并将其存储到缓冲罐中；当缓冲罐中的热水达到热负荷使用的温度后，将热水供应给负荷或者储热装置，同时向缓冲罐中注入冷水，保证缓冲液回路的正常运行；通过控制水泵的转速，控制冷却液回路和缓冲液回路的流速，用于稳定反应堆的工作温度，并且回收电解水以及燃料电池装置工作过程中产生的废热。
...【技术特征摘要】
1.一种分布式混合储能参与系统调频的控制方法，其特征在于，所述系统为多种类电源、负荷、储能相耦合的电力系统，包括但不限于新能源、分布式混合储能、能量转换装置和多元负荷主体；新能源包括分布式光伏以及风机；所述分布式混合储能包括分布式储电、储氢和储热设备，储氢设备可通过电解水装置将超发的光伏及风电以及价格低谷时的市电以氢能形式进行存储，或通过氢燃料电池将氢能转换为电能进行使用，实现电能和氢能之间的相互转换；电能通过电锅炉转变为热能，供应给热负荷，实现电能和热能的单向转换，多余热能通过储热设备存储或缺额热负荷通过储热设备进行供应；多元负荷包括电负荷、热负荷以及氢负荷；对储电设备采用改进下垂控制方法，对电网提供惯量以及一次调频支撑作用，以提高电网频率稳定性，并且通过相关参数的设计使得储能soc均衡；对储氢设备采用功率型控制方法，接受电网二次调频agc指令，与储热设备以及电网中其他调节单元相配合共同恢复电网频率，并且通过协同控制储氢设备与储电设备的输出功率，防止储电设备soc越限；针对氢能量转换环节采用热能回收装置，提高能量的梯级利用率。
2.根据权利要求1所述的一种分布式混合储能参与系统调频的控制方法，其特征在于，对储电设备所采用的改进下垂控制方法，对电网提供惯量以及一次调频支撑作用：将虚拟惯量加入到分布式储电设备的接口dc/ac变换器的下垂控制当中，储电控制模块通过设置不同储电单元的控制系数调整各单元出力以实现soc均衡；将频率采集模块输入设置死区，以防止频率高阶小扰动造成储电设备频繁改变出力以及稳定性问题。
3.根据权利要求1所述的一种分布式混合...
【专利技术属性】
技术研发人员：乌达巴拉，刘鋆，王文国，龚钰莹，李岩，李雨佳，苏雅亨，赵启新，张伟，孙晓新，徐哲浩，屈楷博，郭静，
申请(专利权)人：内蒙古电力集团有限责任公司内蒙古电力经济技术研究院分公司，
类型：发明
国别省市：
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