一种火电飞轮储能协调优化控制方法及装置与流程

本发明涉及电力系统自动控制与储能集成，尤其涉及一种火电飞轮储能协调优化控制方法及装置。

背景技术：

1、火电作为电力系统的基础调节电源，在新能源大规模并网背景下，其调频性能对电网频率稳定至关重要。相关技术中，通过火电机组分散控制系统（dcs）、飞轮储能系统与远程终端单元（rtu）的协同作业，构建了火电-飞轮联合调频系统。具体地，该系统涵盖了从电网自动发电控制（agc）指令下发到联合系统总出力上送的全过程，包括飞轮毫秒级功率响应、火电机组变负荷调节以及rtu的数据采集与传输等关键环节。

2、然而，现有的火电-飞轮联合调频方法中，直接采用厂级能量管理系统（ems）作为控制中枢，并没有将控制决策下放至dcs内部，由此可能会导致系统改造成本高昂、实施周期长，或者因ems与dcs间通信延迟而影响协同响应速度，从而制约了联合系统调频性能的充分发挥。此外，传统方法缺乏对锅炉主汽压力、温度等关键安全参数的实时约束，频繁的快速负荷调整易引发超温、超压等安全事故，严重影响机组运行可靠性。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的第一个目的在于提出一种火电飞轮储能协调优化控制方法。

3、本发明的另一个目的在于提出一种火电飞轮储能协调优化控制装置。

4、本发明的第三个目的在于提出一种计算机设备。

5、本发明的第四个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。

6、为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种火电飞轮储能协调优化控制方法，包括：

7、s1，检测电网频率偏差信号或接收电网自动发电控制指令，确定联合系统的总调频功率需求；

8、s2，在频率扰动发生后的初始时段内，控制飞轮储能系统承担全部或绝大部分所述总调频功率需求，实现毫秒级功率支撑；

9、s3，在所述初始时段结束后，根据锅炉关键参数的实时状态动态调整火电机组的变负荷速率，控制火电机组逐步接替飞轮储能系统承担的功率变化量，同时实时补偿火电机组实际出力与所述总调频功率需求之间的差额；

10、s4，当火电机组出力接近目标值且总出力偏差进入预设范围时，控制飞轮储能系统进行精细调节以消除稳态偏差，并根据飞轮储能系统的荷电状态嵌入充放电指令以维持其荷电状态在健康范围内。

11、在本发明的一个实施例中，所述s1，包括：

12、当检测到电网频率偏差的绝对值大于或等于预设死区时，根据机组既定的一次调频差率计算总调频功率需求；

13、接收电网调度下发的自动发电控制指令，确定联合系统的总调频功率需求。

14、在本发明的一个实施例中，所述s2，包括：

15、在频率扰动发生后的前5秒内，由飞轮储能系统承担全部或绝大部分的总调频功率需求，实现毫秒级功率支撑。

16、在本发明的一个实施例中，所述s3，包括：

17、启动实时出力增量预测模型，结合当前锅炉汽温和压力参数计算出当前工况下火电机组允许的最大安全变负荷速率，控制火电机组以不大于所述最大安全变负荷速率的速率向新的目标负荷点爬升；

18、根据锅炉关键参数的实时状态动态调整权重系数，所述权重系数用于分配飞轮储能系统承担的快速响应分量。

19、在本发明的一个实施例中，还包括：

20、基于公式：

21、

22、计算飞轮储能系统的实时目标出力指令，其中为电网自动发电控制指令对应的总调频功率需求，为火电机组在时刻的实际爬坡速率，使飞轮储能系统实时补偿火电机组爬坡出力与总需求之间的差额。

23、在本发明的一个实施例中，所述s4，包括：

24、当火电机组出力接近目标值且总出力偏差进入±500kw范围内时，由飞轮储能系统的小功率单元进行精细调节，消除稳态偏差；

25、在自动发电控制指令的间隙或反向指令中，嵌入小幅度的充放电指令，使飞轮储能系统在日周期内净充放电量趋近于零，维持其荷电状态在40%至60%的健康范围内。

26、在本发明的一个实施例中，还包括：

27、当锅炉关键参数超过预设安全阈值时，强制降低火电机组的变负荷速率设定值，并动态增加飞轮储能系统出力的分配权重，利用飞轮储能系统进行缓冲以保障锅炉安全。

28、为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种火电飞轮储能协调优化控制装置，包括：

29、联合调频需求解析模块，用于检测电网频率偏差信号或接收电网自动发电控制指令，确定联合系统的总调频功率需求；

30、飞轮短时功率支撑模块，用于在频率扰动发生后的初始时段内，控制飞轮储能系统承担全部或绝大部分所述总调频功率需求，实现毫秒级功率支撑；

31、机组协同功率接替模块，用于在所述初始时段结束后，根据锅炉关键参数的实时状态动态调整火电机组的变负荷速率，控制火电机组逐步接替飞轮储能系统承担的功率变化量，同时实时补偿火电机组实际出力与所述总调频功率需求之间的差额；

32、稳态偏差精调与储能均衡模块，用于当火电机组出力接近目标值且总出力偏差进入预设范围时，控制飞轮储能系统进行精细调节以消除稳态偏差，并根据飞轮储能系统的荷电状态嵌入充放电指令以维持其荷电状态在健康范围内。

33、本发明实施例的一种火电飞轮储能协调优化控制方法及装置，能够显著提升火电机组与飞轮储能联合系统的一次调频响应速度和agc调节速率，同时有效抑制锅炉主汽压力与温度波动，保障机组运行安全。

34、为达上述目的，本申请第三方面实施例提出了一种计算机设备，包括：处理器和存储器；其中，所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序，以用于实现如第一方面实施例所述的方法。

35、为达上述目的，本申请第四方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面实施例所述的方法。

36、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

1.一种火电飞轮储能协调优化控制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s1，包括：

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s2，包括：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s3，包括：

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s4，包括：

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

8.一种火电飞轮储能协调优化控制装置，其特征在于，包括：

9.一种计算机设备，其特征在于，包括处理器和存储器；

10.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。