电力系统的协同控制方法、装置和系统与流程

本技术涉及电力系统调频控制，具体涉及一种电力系统的协同控制方法、装置和系统。

背景技术：

1、相关技术中，面向火电机组的电力系统在应对新能源出力波动时，火电机组频繁参与调频，存在多重局限。具体表现为，缺少面向调频需求协同控制，导致资源响应不匹配，易造成飞轮能量耗尽、火电机组磨损。一次调频与二次调频控制通道区分不够明确，可能导致频率危急时刻的错误响应。

技术实现思路

1、本技术提供了一种电力系统的协同控制方法、装置和系统，提高了频率调节准确性和系统稳定性。

2、第一方面，本技术提供了一种电力系统的协同控制方法，方法包括：采集电力系统的电网频率和运行参数；根据电网频率和运行参数，确定电力系统的调频需求；对调频需求进行需求分解，分别得到与调频需求对应的需求分量；基于需求分量，分别对电力系统中的各个调节单元进行相应的调频出力控制。

3、根据上述技术手段，本技术实现了对电力系统调频任务的精细化分层和资源优化配置。将调频需求分解为快速瞬态分量、中速持续分量、飞轮荷电状态恢复分量以及慢速稳态分量，并根据各调节单元的响应特性进行精准分配，使得响应速度最快的飞轮储能单元能够专注于抑制电网频率的瞬时波动，避免了其因长期承担持续功率而能量耗尽的问题。将不同物理特性的调节单元统一纳入电力系统的功率平衡框架中，确保了在不同时间尺度下各单元协同工作，实现了调频资源的最优配置与设备运行安全，显著提升了电力系统的整体调频性能和运行经济性。

4、在一种可选的实施方式中，电力系统中的各个调节单元包括火电机组单元、飞轮储能单元和电加热固体储能单元；需求分量包括快速瞬态分量、中速持续分量、飞轮荷电状态恢复分量以及慢速稳态分量，基于需求分量，分别对电力系统中的各个调节单元进行相应的调频出力控制，包括：将快速瞬态分量分配给飞轮储能单元、将中速持续分量和飞轮荷电状态恢复分量分配给电加热固体储能单元、以及将慢速稳态分量分配给火电机组单元，以对电力系统中各个调节单元进行调频出力控制。

5、根据上述技术手段， 本技术将不同物理特性的调节单元统一纳入电力系统的功率平衡框架中，确保了在不同时间尺度下各单元协同工作，实现了调频资源的最优配置与设备运行安全，显著提升了电力系统的整体调频性能和运行经济性。

6、在一种可选的实施方式中，将快速瞬态分量分配给飞轮储能单元、将中速持续分量和飞轮荷电状态恢复分量分配给电加热固体储能单元、以及将慢速稳态分量分配给火电机组单元，以对电力系统中各个调节单元进行调频出力控制，包括：当飞轮储能单元中飞轮的荷电状态低于预设目标区间的区间下限时，控制飞轮储能单元充电，同时降低电加热固体储能单元的加热功率，以抵消飞轮储能单元充电造成的等效上网功率下降；当飞轮储能单元中飞轮的荷电状态高于预设目标区间的区间上限时，控制飞轮储能单元放电，同时增加电加热固体储能单元的加热功率，以使飞轮储能单元释放的电能转化为电加热固体储能单元的热能。

7、根据上述技术手段，当飞轮储能单元的荷电状态偏离预设目标区间时，系统能够主动触发恢复逻辑。确保了电力系统在调频过程中的平稳性与持续性，显著提升了飞轮储能单元的长期可用性和整个电力系统的运行稳定性。

8、在一种可选的实施方式中，将快速瞬态分量分配给飞轮储能单元、将中速持续分量和飞轮荷电状态恢复分量分配给电加热固体储能单元、以及将慢速稳态分量分配给火电机组单元之前，方法还包括：对电力系统中各个调节单元的运行参数建立约束边界； 当任一运行参数的参数值与相应的约束边界的差值小于预设数值时，对运行参数对应的调节单元的输出功率进行限制；当运行参数对应的调节单元退出可用状态时，将相应的调频需求重新分配至其余可调度调节单元；当电力系统的综合调频容量不能覆盖调频需求时，则执行调频出力降额处理，并反馈当前系统可投入的调频容量。

9、根据上述技术手段，本技术在电力系统协同控制方法中引入了全方位的运行约束与动态调度机制，显著增强了电力系统协同控制的可靠性与安全性。

10、在一种可选的实施方式中，根据电网频率，确定电力系统的一次调频需求，包括：根据电网频率的频率值和电网频率的变化率，判断是否触发一次调频需求；当频率值低于预设死区值或变化率超过预设低频扰动阈值时，生成提高等效上网功率的一次调频需求；当频率值高于预设死区值或变化率超过预设高频扰动阈值时，生成降低等效上网功率的一次调频需求。

11、根据上述技术手段，本技术有效解决了仅依靠单一频率偏差值难以全面反映电网动态扰动特征，导致调频响应滞后或误触发的问题。确保了电力系统在面对不同性质的频率扰动时，能够采取更具针对性的功率调节策略，提升了电力系统频率的稳定性与抗扰动能力。

12、在一种可选的实施方式中，根据目标输出功率和等效上网功率，确定电力系统的二次调频需求，包括：当目标输出功率大于等效上网功率时，生成提高等效上网功率的二次调频需求；当目标输出功率小于等效上网功率时，生成降低等效上网功率的二次调频需求。

13、根据上述技术手段， 电力系统能够根据目标输出功率与等效上网功率的实时对比，精准判断当前系统的功率缺额或盈余状态。有效解决了在确定二次调频需求过程中，因缺乏明确的功率偏差判定逻辑而导致的电力系统无法根据目标输出功率与实际等效上网功率之间的实时差值进行精准功率调节的问题，进而避免了系统在执行自动发电控制指令时出现跟踪偏差，显著提升了二次调频的响应效率和控制精度。

14、在一种可选的实施方式中，方法还包括：获取反馈指标，其中，反馈指标包括，实际出力功率、自动发电控制跟踪误差、频率恢复值，飞轮荷电状态值、固体储热状态以及火电机组状态；根据反馈指标执行根据一次调频需求和/或二次调频需求，对电力系统中各个调节单元进行调频出力控制的步骤。

15、根据上述技术手段， 本技术构建了电力系统协同调频的闭环控制机制，实现了从开环指令下达到闭环动态调节的跨越。有效避免了因单元状态恶化导致的调频失效，显著增强了协同控制的鲁棒性与可靠性，进一步提升了电力系统协同控制方法的精准性和适应性。

16、第二方面，本技术提供了一种电力系统的协同控制装置，装置包括：采集模块，用于采集电力系统的电网频率和运行参数；确定模块，用于根据电网频率和运行参数，确定电力系统的调频需求；分解模块，用于对调频需求进行需求分解，分别得到与调频需求对应的需求分量；控制模块，用于基于需求分量，分别对电力系统中的各个调节单元进行相应的调频出力控制。

17、第三方面，本技术提供了一种电力系统，电力系统包括火电机组单元、飞轮储能单元和电加热固体储能单元，状态采集与估算单元，调频协调控制器；火电机组单元包括锅炉、汽轮机、发电机、协调控制系统、数字电液控制系统、自动发电控制接口、主汽调门、机组有功测量子单元以及机组爬坡能力估算子单元，火电机组单元用于慢速稳态功率跟踪；飞轮储能单元包括飞轮本体、电机、双向变流器、并网开关、飞轮转速检测子单元、荷电状态估算子单元以及功率控制子单元，飞轮储能单元用于一次调频快速响应、惯量支撑、频率变化率抑制和自动发电控制快速波动补偿；电加热固体储能单元包括电加热器、固体储热体、温度检测阵列、加热功率调节子单元、换热风机、换热器和储热状态估算子单元，电加热固体储能单元用于通过增加、降低或暂停电加热功率改变电力系统的等效上网功率，以及将吸纳的电能转化为热能进行储存；状态采集与估算子单元用于采集频率、频率变化率、自动发电控制指令、机组功率、机组爬坡能力、飞轮荷电状态、固体储热温度、电加热功率、厂用电容量和蒸汽参数；调频协调控制器用于执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的电力系统的协同控制方法。