[發明專利]一種超級電容器耦合鋰電池的電力調頻系統及方法

在審

• 申請號: 202011433073.1
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112467773A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 李陽;申建汛;楊成龍;于在松;周強;兀鵬越;姚明宇
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/24;H02J7/34
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

本發明涉及火電機組一次調頻、AGC調頻工藝和方法，具體涉及一種超級電容器耦合鋰電池的電力調頻系統及方法。本發明系統包括相互并聯的超級電容器儲能系統和鋰電池儲能系統，以及儲能控制系統；超級電容器儲能系統和鋰電池儲能系統分別通過儲能變流器、升壓變壓器接入廠用6kV母線，廠用6kV母線的電流經廠用變壓器與廠用母線的輸出電流混合后接入電網調度終端；儲能控制系統的輸出端分別與超級電容器儲能系統和鋰電池儲能系統控制端連接，儲能控制系統輸入端分別與電廠分散控制系統和電網調度終端交互連接。本發明能降低鋰電池使用頻率和充放電深度，提升鋰電池壽命，從而提升機組本身的效率及可靠性，增強調頻技術整體經濟性，具有明顯的經濟效益。

技術領域

本發明涉及火電機組一次調頻、AGC調頻工藝和方法，具體涉及一種超級電容器耦合鋰電池的電力調頻系統及方法。

背景技術

在電力系統中，儲能技術在“源、網、荷、用”等領域均發揮巨大作用，主要應用場景包括：可再生能源并網、調頻輔助服務、電力輸配(電網側)、分布式及微網、用戶側(削峰填谷、需求響應)。調頻輔助服務占儲能規模的20％左右。

調頻分為一次調頻和二次調頻，對火電機組而言，長期調頻會導致機組煤耗增加、可靠性降低、運行壽命減少，實測顯示，調頻工況導致機組運行煤耗增加2％。另一方面，優質高效調頻電源稀缺，目前仍以燃煤火電機組為主要調頻電源，加之大規新能源并網需求，環保壓力制約機組調節能力，供熱機組“以熱定電”等問題，使電力調頻需求進一步增長。

但是，目前火電廠配套輔助調頻儲能裝備的性能，無法滿足機組本身的效率及可靠性壓球，影響電網補貼收益的獲得，經濟效益低。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種超級電容器耦合鋰電池的電力調頻系統及方法，能降低鋰電池使用頻率和充放電深度，提升鋰電池壽命，從而提升機組本身的效率及可靠性，增強調頻技術整體經濟性，具有明顯的經濟效益。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種超級電容器耦合鋰電池的電力調頻系統，包括相互并聯的超級電容器儲能系統和鋰電池儲能系統，以及儲能控制系統；

所述的超級電容器儲能系統和鋰電池儲能系統分別通過儲能變流器、升壓變壓器接入廠用6kV母線，廠用6kV母線的電流經廠用變壓器與廠用母線的輸出電流混合后接入電網調度終端；

所述的儲能控制系統的輸出端分別與超級電容器儲能系統和鋰電池儲能系統控制端連接，儲能控制系統輸入端分別與電廠分散控制系統和電網調度終端交互連接。

進一步的，所述的儲能變流器包括依次連接交直流轉換模塊和變流柜。

更進一步的，所述的超級電容器儲能系統的控制端設置CMS電容管理系統；所述的CMS電容管理系統輸入端與儲能控制系統連接，輸出端分別連接超級電容器儲能系統和對應儲能變流器的交直流轉換模塊。

更進一步的，所述的鋰電池儲能系統的控制端設置BMS電池管理系統；所述的BMS電池管理系統輸入端與儲能控制系統連接，輸出端分別連接鋰電池儲能系統和對應儲能變流器的交直流轉換模塊。

進一步的，電廠分散控制系統的輸出端連接汽輪機的控制端，汽輪機的輸出端連接發電機，發電機的發電端連接廠用母線。

進一步的，所述的超級電容器儲能系統中的電容器采用高容量鋰離子混合超級電容器或高容量石墨烯雙電層超級電容器。

一種超級電容器耦合鋰電池的電力調頻方法，包括如下步驟，

所屬電網調度終端根據負荷情況同時向電廠分散控制系統和儲能控制系統發出調頻指令；

電廠分散控制系統根據調頻指令，通過增減煤量響應機組調頻指令和機組實際負荷情況的差值信號傳入儲能控制系統；