并网侧电气系统多能协同调控方法与流程

本发明涉及热电联产机组并网调节与多类型储能协同控制，尤其涉及一种并网侧电气系统多能协同调控方法。

背景技术：

1、热电联产机组在承担电网有功功率调节任务的同时，还需要满足连续供热需求。对于抽汽供热机组，供热抽汽量变化会改变进入汽轮机后续做功级的蒸汽量，从而使机组可输出有功功率发生相应变化。配置蓄热设备后，可以通过蓄热设备承担部分供热或吸收部分热量，在维持热用户侧热量平衡的条件下改变机组供热抽汽量，使热侧调节参与并网有功功率调节。

2、另一方面，电化学储能设备具有较快的充放电功率响应能力，可在并网点有功功率偏离调度目标时快速改变自身功率，以弥补热电联产机组热侧调节及汽轮发电过程尚未形成的电功率响应。由此，蓄热设备和电化学储能设备能够分别从热侧和电侧参与并网调节，但二者的响应时间尺度、状态恢复方式以及对并网点有功功率的作用过程并不相同。

3、在实际控制过程中，改变蓄热设备供热分担量后，供热抽汽阀门或供热回路首先形成动作，实际供热抽汽量随后变化，而机组发电功率还需要经过蒸汽流量重新分配和汽轮机做功状态变化后才在并网点体现。因此，在热侧控制指令已经下发但电功率尚未体现的阶段，若控制器仅依据当前并网点功率偏差继续下发同方向调节，容易把已经承诺但尚未到达的机组功率变化重复计算，造成后续功率集中到达时的过调。

4、此外，调度目标可能在前一热侧调节尚未完全到达时发生变化甚至反向。此时，前一热侧调节中既可能存在尚未形成实际供热抽汽量变化、仍能够撤回的部分，也可能存在供热抽汽量已经变化但机组电功率尚未形成、不能简单视为已撤销的部分。如果不区分上述状态，直接按新偏差重新形成反向调节，会使前后调节相互叠加或相互冲突。

5、供热负荷自身的变化还会改变蓄热设备的蓄放热量。例如热用户负荷上升时，即使不以调节机组电功率为目的，也可能需要蓄热设备增加放热以维持供热平衡。因此，蓄热设备实际蓄放热变化并不能直接等同于用于改变供热抽汽量的调节作用。同时，机组有功功率还可能受到主有功控制指令、一次调频等独立因素影响，仅凭机组功率发生变化即认为热侧调节已经到达，也可能导致电化学储能补偿提前退出。

6、当一次并网功率调节基本完成后，蓄热设备和电化学储能设备通常还需要恢复能量状态。蓄热状态的反向恢复会再次改变供热抽汽量，并形成与前一主调节方向相反且具有迟滞的机组电功率变化；电化学储能设备的能量恢复本身也会改变并网点有功功率。如果恢复阶段仍按独立、无记忆的方式控制，尚未到达的反向机组功率可能与电化学储能恢复功率叠加，挤占调度允许范围。因而，需要一种能够在基础调节、反向需求、补偿退出及能量恢复之间持续保存和核销尚未到达功率影响的协同控制方式。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种并网侧电气系统多能协同调控方法，以解决热侧调节到并网电功率响应存在迟滞时，已下发而尚未到达的机组功率影响容易被重复调节、错误核销，以及在反向需求和储能状态恢复阶段产生功率叠加的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种并网侧电气系统多能协同调控方法。获取并网点有功功率、调度目标、热电联产机组供热抽汽量和供热负荷，以及蓄热设备、电化学储能设备的运行状态；并网点有功功率偏离调度目标时，由电化学储能设备先行补偿，并改变蓄热设备供热分担量，使供热抽汽量沿与目标电功率变化对应的方向变化；对已下发而尚未在并网点体现的机组电功率调节保留未实现调节量，后续需求先与所述未实现调节量合并或抵消，剩余部分再形成新的供热抽汽调节；依据供热负荷变化确定蓄放热变化中用于改变供热抽汽量的部分，供热抽汽量沿所述对应方向变化且机组发电功率随后沿目标电功率变化方向响应时确认实际到达量，并按新增实际到达量退出先行补偿；恢复蓄热状态时，将尚未在并网点体现的反向机组电功率变化并入所述未实现调节量，并在扣除所述未实现调节量后的并网功率裕度内恢复电化学储能状态。

3、在一种实施方式中，当需要提高热电联产机组向并网点输出的有功功率时，提高蓄热设备的放热量，以新增放热量替代热电联产机组的部分直接供热量，并在机组当前运行范围内降低供热抽汽量；当需要降低热电联产机组向并网点输出的有功功率时，提高供热抽汽量，并将满足当前供热负荷后能够用于蓄热的热量存入蓄热设备。

4、在一种实施方式中，以形成当前供热抽汽调节时的供热负荷作为基准供热负荷，根据调节期间供热负荷相对于所述基准供热负荷的变化确定维持供热平衡所需的蓄放热变化；从蓄热设备实际蓄放热变化中扣除所述维持供热平衡所需的蓄放热变化，将剩余的、与当前供热抽汽调节对应的蓄放热变化确定为用于改变供热抽汽量的有效蓄放热变化，并依据有效蓄放热变化确定对应的供热抽汽量目标变化。

5、在一种实施方式中，在有效蓄放热变化形成后取得实际供热抽汽量，根据热电联产机组当前运行工况下供热抽汽量与发电功率的对应关系，确定实际供热抽汽量变化对应的可解释电功率变化；当实际供热抽汽量先沿与目标电功率变化对应的抽汽调节方向变化，且机组发电功率随后沿目标电功率变化方向变化时，以不超过所述可解释电功率变化的机组发电功率变化累计实际到达量；实际到达量针对各供热抽汽调节批次单调累计，机组发电功率回摆后再次达到已经确认的最大同方向响应幅值时不形成新增实际到达量；未形成实际供热抽汽量变化时，不因机组发电功率单独变化增加实际到达量。

6、在一种实施方式中，以前一控制周期末保留的未实现调节量作为本控制周期的起始未实现调节量。后续需求对应的机组电功率变化方向与起始未实现调节量对应的机组电功率变化方向一致时，将后续需求中由供热抽汽调节承担的新增机组电功率调节量并入起始未实现调节量；后续需求对应的机组电功率变化方向与起始未实现调节量对应的机组电功率变化方向相反时，先以后续需求抵消起始未实现调节量，仅将后续需求在抵消起始未实现调节量后仍剩余的部分形成反向机组电功率调节；并在本控制周期末从经合并或抵消后的未实现调节量中扣除本控制周期新增实际到达量，得到下一控制周期的未实现调节量。

7、在一种实施方式中，后续需求对应的机组电功率变化方向与起始未实现调节量对应的机组电功率变化方向相反时，将抵消后的未实现调节量保存为净调节义务记录；依据该记录撤回前一供热抽汽调节中尚未形成对应实际供热抽汽量变化的部分；对于已经形成实际供热抽汽量变化而尚未形成对应机组发电功率变化的部分，另行保留与净调节义务记录关联的物理待到达批次记录。物理待到达批次实际到达后，以对应实际到达量更新净调节义务记录；若更新后的净调节义务转为反向，则按照反向余额形成不重复增加净调节义务的回调供热抽汽调节，并由电化学储能设备承担回调实际到达前的并网功率差额。

8、在一种实施方式中，确定当前控制周期累计实际到达量相对于前一控制周期累计实际到达量的增量；当所述增量对应的机组电功率变化方向与电化学储能设备的先行补偿所对应的机组电功率调节方向一致时，使电化学储能设备的补偿功率按照不超过所述增量的幅度向先行补偿开始前的功率状态恢复，并同步减少与所述增量对应的未实现调节量；当前控制周期未新增实际到达量时，保持尚未退出的先行补偿，不依据调节持续时间单独减少补偿功率；同一新增实际到达量仅执行一次补偿退出和一次未实现调节量更新。

9、在一种实施方式中，在一次供热抽汽调节的实际到达量与该次供热抽汽调节对应的目标机组电功率变化之间的差值进入允许偏差范围后，根据蓄热设备相对于该次供热抽汽调节开始前的蓄热状态的偏移确定待恢复热量；形成与该次供热抽汽调节期间蓄放热方向相反的蓄热恢复动作，并根据蓄热恢复动作对应的供热抽汽量变化及当前运行工况下供热抽汽量与发电功率的对应关系，确定蓄热恢复动作对应的反向机组电功率变化；在所述反向机组电功率变化实际到达并网点前，将尚未到达的部分作为恢复阶段的未实现调节量。

10、在一种实施方式中，根据并网点有功功率与调度目标允许变化范围之间、沿电化学储能设备能量恢复对并网点有功功率的作用方向的功率距离，确定当前可用并网功率裕度；将恢复阶段的未实现调节量以及其他沿所述作用方向且尚未到达并网点的未实现调节量从当前可用并网功率裕度中扣除，以剩余功率裕度限制电化学储能设备的恢复功率；随着蓄热恢复动作对应的反向机组电功率变化形成新增实际到达量，当所述反向机组电功率变化的方向与电化学储能设备的恢复功率对并网点有功功率的作用方向一致时，按照所述新增实际到达量减少电化学储能设备的恢复功率；出现新的并网功率调节需求时，停止电化学储能设备的能量恢复，并保留尚未到达的恢复阶段未实现调节量。

11、在一种实施方式中，在实际供热抽汽量形成抽汽调节方向的变化后，取得热电联产机组的主有功控制指令和一次调频动作状态。当主有功控制指令发生独立于当前供热抽汽调节的变化，或者一次调频动作状态表明一次调频正在作用时，确定存在独立功率来源；能够取得并可靠识别与所述独立功率来源对应的独立功率分量时，在同一并网计量边界从机组发电功率变化中扣除该独立功率分量，并依据实际供热抽汽量变化在先、机组发电功率沿目标方向响应在后的先后响应关系确认实际到达量；不能可靠取得或分离所述独立功率分量时，不依据独立功率来源作用期间的机组发电功率变化增加实际到达量，也不追溯补计所述作用期间的实际到达量；独立功率来源结束后，以结束时经时间对齐的机组发电功率形成新的比较基准，仅依据结束后重新形成的所述先后响应关系增加实际到达量。不存在独立功率来源但机组未形成所述先后响应关系时，保持最近一次确认的实际到达量和剩余未实现调节量，并停止新增沿所述抽汽调节方向的供热抽汽调节以及对应的电化学储能先行补偿退出，直至重新形成所述先后响应关系，或者验证对应供热抽汽调节已经撤回。

12、与仅依据当前并网功率偏差逐周期重新分配调节量的方式相比，本发明将已经下发但尚未在并网点兑现的热侧机组功率影响持续保留为未实现调节量，并使后续需求、实际到达确认和电化学储能补偿退出均围绕同一状态量更新，从而能够避免同一未来机组功率在多个控制周期中被重复形成调节指令。

13、通过把供热负荷变化所需的蓄放热部分与用于改变供热抽汽量的有效蓄放热变化分离，并进一步以实际供热抽汽量先发生预期方向变化、机组发电功率随后响应且响应幅度受可解释电功率变化约束作为到达确认依据，可以降低供热负荷扰动、主有功变化或其他非热侧因素对实际到达量判断的干扰，使电化学储能先行补偿的退出与热侧物理作用实际形成相对应。

14、在调度需求反向时，本发明区分用于更新当前目标的净调节义务记录与用于保留已经进入热力过程之未来影响的物理待到达批次记录。尚未形成抽汽变化的部分可以撤回；抽汽已经变化但电功率尚未到达的部分不因代数抵消而删除，并在其到达使净调节义务转为反向时形成相应回调。结合实际到达量的批次单调累计和同一增量仅核销一次，可减小反向需求中的物理遗漏、功率回摆重复计入及电化学储能补偿重复退出。

15、在能量恢复阶段，蓄热恢复引起的未来反向机组功率重新进入未实现调节量，并预先占用电化学储能恢复可使用的并网功率裕度；随着该反向功率实际到达，再相应压减同方向的电化学储能恢复功率。由此，基础调节、反向需求、补偿退出和储能恢复形成连续状态链，有利于在满足供热约束的同时维持并网点有功功率处于调度允许范围。