[發明專利]儲能系統-火電機組聯合調頻控制方法

有效

• 申請號: 202010576284.4
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN112350344B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 陸超;陳雪梅;宋潔;劉杰;吳京濤
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/46;H02J3/28
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

1.一種考慮調頻性能考核的儲能系統-火電機組聯合調頻控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)從火電機組的分布式控制系統以及儲能電池監控系統中獲取調頻周期i內時刻t的儲能系統-火電機組聯合調頻單元的基本狀態：

從火電機組的分布式控制系統以及儲能電池監控系統中獲取時刻t的儲能系統-火電機組聯合調頻單元的運行狀態，包括AGC調頻指令有功功率P_A(t)、火電機組有功功率P_G(t)和儲能系統荷電SOC(t)，對獲取的儲能系統荷電SOC(t)的范圍進行判斷：若SOC(t)∈[SOC_min,SOC_max]，則執行步驟(2)，若SOC(t)在荷電狀態的允許范圍[SOC_min,SOC_max]之外，則令儲能系統有功功率P_B(t)＝0，并執行步驟(5)；其中，SOC_max、SOC_min為保證儲能電池安全運行設置的荷電狀態最大值與最小值；

2)根據調頻輔助服務的指標計算規則劃分調頻工作時段，并根據儲能系統-火電機組聯合調頻單元的基本狀態確定其所處的工作時段

對于調度給電廠下達的第i次調頻指令，調頻單元響應此次AGC調頻指令過程中的調頻指標具體計算規則如下：

設調頻單元響應AGC調頻指令時的調節速率指標為k_1i，是以調頻資源分布區內發電單元平均標準調節速率V_sv為量化標準計算得到，計算公式如下：

式中，S為發電單元的額定容量；V_i為調頻單元的實際調節速率；T_V0i和T_V1i分別為調頻單元響應AGC調頻指令的爬坡階段的起始計算時刻和終止計算時刻；P_g(T_V0i)和P_g(T_V1i)分別為爬坡階段的起始計算時刻T_V0i和終止計算時刻T_V1i對應的調頻單元有功功率狀態；

設調頻單元響應AGC調頻指令時的響應時間指標為k_2i，是以調頻單元允許的延遲時間Q為量化標準計算得到，計算公式如下：

T_deli＝T_schgi-T_starti (4)

式中，T_deli為調頻單元響應AGC調頻指令的實際響應時間；T_schgi和T_starti分別為調頻單元響應AGC調頻指令的動作時刻和AGC調頻指令的下發時刻；

設調頻單元響應AGC調頻指令時的調節精度指標為k_3i，是以調頻單元調節允許誤差A％為量化標準計算得到，計算公式如下：

式中，P_accui為調頻單元響應AGC調頻指令的實際調節誤差，是從調頻單元有功功率進入目標死區的時刻T_acut0i到調節精度計算終止時刻T_acut1i期間調頻單元有功功率狀態P_g(T)與AGC調頻指令有功功率狀態P_A(T)之間的累積誤差；

設綜合調節性能指標為k，綜合調頻性能指標用于衡量設定考核周期內調頻單元響應AGC調頻指令的綜合性能表現，計算公式如下：

k＝0.25×(2k₁+k₂+k₃) (7)

式中，k₁,k₂,k₃為設定考核周期內的調頻單元調頻性能分指標，分別為設定考核周期內調節速率指標為k_1i、響應時間指標為k_2i和調節精度指標為k_3i的算術平均值；

各個時間節點的計算方法如下表所示：

將第i次完整的AGC調頻過程以指令下發時間T_starti、調節速率計算起始時刻T_V0i、調節精度計算起始時刻T_acut0i、調節精度計算終止時刻T_acut1i為時間節點劃分為響應初期PeroidA、爬坡期Peroid B、穩定期Peroid C和非考核期Peroid D四個工作時段；

3)針對儲能系統-火電機組聯合調頻單元的不同工作時段分別獲取各工作時段的控制目標有功功率，并通過與火電機組有功功率進行配合得到儲能系統的目標有功功率

響應初期Peroid A：儲能系統-火電機組聯合調頻單元的目標有功功率P_U,A(t)是以最快速度爬出動作死區P_sdeadb使得響應時間指標k_2i最小，以動作死區速率P_sdeadb/S出力，該工作時段儲能系統-火電機組聯合調頻單元的目標有功功率P_U,A(t)應以動作死區速率P_sdeadb/S出力；

爬坡期Peroid B：儲能系統-火電機組聯合調頻單元的目標有功功率P_U,B(t)是在調節速率指標為k_1i規定的限制內以最大的爬坡速率響應AGC調頻指令使得調節速率指標k_1i最大，即在該工作時段內，目標有功功率P_U,B(t)以爬坡速率的最大值限值V_max進行出力；

穩定期Peroid C：儲能系統-火電機組聯合調頻單元的目標有功功率P_U,C(t)盡可能接近AGC調頻指令值從而減小調節誤差使得調節精度指標k_3i最大，即該工作時段儲能系統-火電機組聯合調頻單元應當進行完全補償，目標有功功率P_U,C(t)＝P_A(t)；

非考核期Peroid D：儲能系統-火電機組聯合調頻單元的目標有功功率P_U,D(t)應盡可能使得儲能系統荷電狀態SOC(t)回歸中間狀態以便更好響應下一次AGC調頻指令；具體為：設置儲能系統荷電狀態SOC(t)的中位值上下限值分別為S_Smax,S_Smin，若儲能系統荷電狀態SOC(t)∈[S_Smin,SOC_max]，且P_A(t)＞P_G(t)，則令P_U,D(t)＝P_A(t)，儲能系統放電；若SOC(t)∈[SOC_min,S_Smin]且P_A(t)＜P_G(t)，則令P_U,D(t)＝P_A(t)，儲能系統充電；其他情況下，令P_U,D(t)＝P_G(t)，儲能系統不動作；

將各工作時段儲能系統-火電機組聯合調頻單元的目標有功功率去除火電機組有功功率部分得到相應工作時段的儲能系統目標有功功率P_BU(t)；

4)綜合考慮儲能系統的功率限制與容量限制對儲能系統目標有功功率進行修正得到最終的儲能系統有功功率P_B(t)

當儲能系統荷電狀態SOC(t)處于[SOC_min,SOC_max]之外時，儲能系統有功功率P_B(t)＝0；當儲能系統荷電狀態SOC(t)∈[SOC_min,SOC_max]時，儲能系統有功功率P_B(t)按照下式計算：

式中，P_BN為儲能系統的額定功率；

5)將所獲得的儲能系統有功功率P_B(t)傳遞給儲能系統控制單元，并在下一個采樣時刻到來時，返回步驟1)，重復上述過程，完成對儲能系統-火電機組聯合調頻的控制。