[發明專利]一種包含儲能一次調頻系統的水電站功率控制方法

有效

• 申請號: 201910204029.4
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN109768577B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 孫衛;胡林;吳英;何躍;王海達;馬月姣;周星;李江
• 申請（專利權）人: 華能瀾滄江水電股份有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

一種包含儲能一次調頻系統的水電站功率控制方法，包括以下步驟；儲能一次調頻系統的調頻輸出與定值調節系統、機組一次調頻系統的耦合；儲能一次調頻系統的儲能輸入與定值調節系統的耦合，本發明對水電站原有的有功功率控制策略進行優化，使其可以兼容儲能一次調頻系統，避免水電站各種功率控制調節系統在調節過程中發生沖突，從而最大化提升水電站的功率調節性能。

技術領域

本發明涉及水力發電機組自動控制以及電力系統穩定控制技術領域，特別涉及一種包含儲能一次調頻系統的水電站功率控制方法。

背景技術

發電站負責有功功率調節的功能模塊包括：定值調節系統和一次調頻系統，其中前者主要根據調度二次調頻指令、計劃負荷曲線變化、運行人員操作指令對電站和機組的輸出功率進行調節；后者則是在電網頻率偏離額定頻率超過一次調頻門檻后，對機組的輸出功率進行調節，在二次調頻發揮作用前，從一定程度上先期抑制電網頻率偏離額定頻率的幅度不致過大。

定值調節系統包括電站層的AGC模塊、機組層的功率閉環調節模塊，其調節原理為，1)AGC模塊接收調度或者電站設置的全站有功設定值，2)將全站有功設定值分解為各臺機組的單機有功設定值，3)將單機有功設定值發送至機組功率閉環調節模塊，4)機組功率閉環調節模塊按照預設的PID等閉環反饋計算方式，根據單機有功設定值對機組的單機輸出功率進行調節，使單機輸出功率趨向于單機有功設定值并穩定在調節死區范圍內。

一次調頻系統根據電網頻率f對機組輸出功率進行調節，其計算公式為：式(1)中：g_f為一次調頻目標調節量；K_fp為調頻系數，反映一次調頻目標調節量與電網頻率偏離額定頻率程度間的對應關系；G_rate為機組額定容量；ε為一次調頻門檻，大部分情況下，火電機組一次調頻門檻為0.0333Hz，水電機組一次調頻門檻為0.05Hz。

與機組的調節機制有關，水電機組與火電機組相比，水電機組在定值調節中表現較好，二次調頻性能較優，火電機組的一次調頻性能則優于水電。因此當儲能系統應用于火電站時，常用作二次調頻目的，應用于水電站時，則用作一次調頻目的。

文獻一《一種計及儲能的分布式二次調頻控制方法》(CN 108321817A)公開了一種計及儲能的分布式二次調頻控制方法，屬于涉及電網二次調頻的發電技術領域。

文獻二《一種儲能系統參與電網一次頻率控制的方法及裝置》(CN 105633988A)公開了儲能一次調頻啟動的門檻條件和調頻功率的計算方法。

文獻三《一種基于儲能電池的短期電網調頻控制方法及系統》(CN 108321822A)提出了根據頻率偏移曲線計算儲能電池輸出功率的方法，其目的是提高儲能電池利用率并最大化儲能經濟效益。

文獻四《一種用于一次調頻的壓縮空氣儲能電站系統及其控制方法》(CN108506056A)公開了一種用于一次調頻的壓縮空氣儲能電站系統及其控制方法。

文獻五《一種火電聯合儲能響應一次調頻和二次調頻的裝置及方法》(CN108539764A)公開了一種火電聯合儲能響應一次調頻和二次調頻的裝置及方法，但存在幾個問題：1)未給出儲能系統與火電原功率調節系統的配合方法；2)沒有給出幾種調節系統各自輸出功率的定量計算方式；3)存在基本定義的混淆問題，例如解釋自動發電控制(AGC，Automatic Generation Control)時，誤采用了自動增益控制(AGC，Automatic GainControl)定義描述。

由于以上文獻均未涉及，或未能給出，水電站儲能一次調頻系統與水電站原有功率調節系統的配合或耦合方法。因此在水電站新增儲能一次調頻系統后，如何修改原有的定值調節策略和一次調頻策略，使新增的儲能一次調頻系統與水電站原有的功率調節系統無縫兼容，避免兩者在功率調節過程中發生沖突，并解決儲能一次調頻系統在儲能輸入時的功率補償問題，從而最大化提升水電站的功率調節性能，尚是一個有待解決的問題。

發明內容