[發(fā)明專利]基于頻率擾動互補的受端電網(wǎng)飛輪儲能調(diào)頻方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010911479.X
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN112018785B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李軍;姚常青;高嵩;路寬;于慶彬;顏慶;劉恩仁;李元元
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/30
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 朱忠范

本發(fā)明提供的一種基于頻率擾動互補的受端電網(wǎng)飛輪儲能調(diào)頻方法及系統(tǒng)，屬于受端電網(wǎng)儲能調(diào)頻控制技術(shù)領(lǐng)域，判斷飛輪儲能裝置的剩余電量SOC_FES小于100％時，結(jié)合飛輪儲能裝置的額定容量H_FES?N實時計算飛輪儲能裝置的需充電容量H_FES?C；根據(jù)受端電網(wǎng)的頻率波動，實時計算機組需改變積分電量H_PFC；根據(jù)受端電網(wǎng)頻率擾動情況，根據(jù)需充電容量H_FES?C和需改變積分電量H_PFC進行飛輪儲能調(diào)頻控制。本發(fā)明根據(jù)電網(wǎng)頻率擾動的不同對飛輪儲能裝置和機組采取不同的調(diào)頻控制方式，既降低了機組高頻時的動作次數(shù)，提升了機組閥門等設(shè)備的壽命，又可通過飛輪儲能裝置實現(xiàn)快速一次調(diào)頻，確保飛輪儲能和機組綜合調(diào)頻系統(tǒng)的經(jīng)濟運行，實現(xiàn)飛輪儲能與機組綜合調(diào)頻系統(tǒng)安穩(wěn)運行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及受端電網(wǎng)儲能調(diào)頻控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于頻率擾動互補的受端電網(wǎng)飛輪儲能調(diào)頻方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

頻率是電網(wǎng)中最重要的質(zhì)量指標(biāo)是之一。對電網(wǎng)而言，頻率的穩(wěn)定靠用電負荷和發(fā)電功率的動態(tài)平衡來實現(xiàn)。系統(tǒng)頻率的變化直接反應(yīng)了電能供需的平衡狀況。發(fā)電量大于負荷消耗，系統(tǒng)頻率升高，負荷消耗大于發(fā)電量，系統(tǒng)頻率降低。電力系統(tǒng)運行時必須將電網(wǎng)頻率控制在50Hz附近的一個允許范圍內(nèi)，即電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的前提是發(fā)電和用電的實時平衡，否則會引起系統(tǒng)電能質(zhì)量下降，極端情況甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。隨著新能源發(fā)電機組大量的接入電網(wǎng)和具有沖擊性負荷的增多，為了保證電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行，提高用戶的用電質(zhì)量，電網(wǎng)對機組的調(diào)頻要求越來越高。目前，在中國各大區(qū)域電網(wǎng)中，大型水電與火電機組為主要的調(diào)頻電源，通過不斷地調(diào)整調(diào)頻電源出力來響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化，但是，它們各自具有一定的限制與不足，影響著電網(wǎng)頻率的安全與品質(zhì)。現(xiàn)有調(diào)頻容量不足的問題突顯，亟需新的調(diào)頻手段的出現(xiàn)。

在特高壓輸送線路故障情況下，對于受端電網(wǎng)內(nèi)的電源需迅速提升出力，以彌補功率缺口造成的頻率跌落。對于電網(wǎng)而言，一次調(diào)頻控制(Primary Frequency Control，PFC)是電網(wǎng)頻率控制的關(guān)鍵。以常規(guī)火電機組為例，GB/T 31464《電網(wǎng)運行準(zhǔn)則》、GB/T30370《火力發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗及性能驗收導(dǎo)則》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定機組參與一次調(diào)頻死區(qū)應(yīng)在±0.033Hz范圍內(nèi)。對于電網(wǎng)頻率擾動，滿足有效擾動條件后，并且頻率超過50.0±0.05Hz且持續(xù)1s及以上，將把本次擾動定義為大擾動，大擾動最大持續(xù)評價時間取60s。未達到大擾動標(biāo)準(zhǔn)的有效擾動定義為小擾動，小擾動最大持續(xù)評價時間取30s。

電池儲能系統(tǒng)具有快速響應(yīng)、精確跟蹤的特點，使得其比傳統(tǒng)調(diào)頻手段更為高效。近年來，將大規(guī)模儲能系統(tǒng)取代發(fā)電廠進行調(diào)頻，已受到業(yè)界的關(guān)注。與傳統(tǒng)電源相比，儲能為電網(wǎng)提供調(diào)頻的技術(shù)優(yōu)勢較明顯，并且經(jīng)濟性也將逐漸呈現(xiàn)，能有效改善電力系統(tǒng)的運行效率。飛輪儲能(Flywheel Energy Storage，F(xiàn)ES)是一種先進的物理儲能技術(shù)，是指利用電能驅(qū)動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機械能，在需要的時候通過飛輪慣性拖動電機發(fā)電，將儲存的機械能變?yōu)殡娔茌敵?即所謂的飛輪放電)的一種儲能方式。其具有功率密度大，響應(yīng)速度快、長壽命、免維護、可擴展性好、無污染等特點。相比其他類型儲能方式，比如鋰電池、鉛酸電池、抽水蓄能等，飛輪儲能電站具有輸出功率大、瞬時響應(yīng)速度快、長期運行維護成本低、安全可靠、綠色環(huán)保無污染等優(yōu)點。尤其是飛輪儲能系統(tǒng)的放電功率響應(yīng)速度快，達到毫秒級，能夠達到一次調(diào)頻控制的需求，采取飛輪儲能與機組聯(lián)合進行一次調(diào)頻控制。