基于风电场站混合型超级电容的机组一次调频方法及装置与流程

本发明属于风电场站与燃煤火电机组一次调频控制，具体涉及一种基于风电场站混合型超级电容的机组一次调频方法及装置。

背景技术：

1、煤电机组作为电力系统的核心电源，其一次调频性能直接影响电网频率稳定与供电可靠性。随着双碳战略推进，风电场站渗透率持续提升，其出力间歇性、波动性特征易引发电网频率扰动，进一步加剧了煤电机组的调频压力。现有煤电机组一次调频多依赖自身调速系统响应，但受机械惯性、调节延迟等限制，存在响应速度慢、调频精度不足的问题，难以兼顾常规调频需求与风电场站出力波动引发的额外频率调节需求，无法满足电网对调频响应的严苛要求。

2、为改善这一现状，行业尝试引入储能系统辅助调频，其中超级电容因充放电速度快、循环寿命长等优势备受关注。然而，现有储能辅助调频方案普遍未考虑风电场站出力波动影响，未实现风电场站、储能系统与煤电机组调频回路的深度耦合，且储能容量与功率缺额及风电波动平抑需求匹配不合理，同时缺乏动态校核调整机制，导致储能响应效率低、长期适配性差，无法充分发挥辅助调频与风电波动平抑的双重作用，难以适配新能源高渗透率下的电网调频需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于风电场站混合型超级电容的机组一次调频方法及装置，用以解决煤电机组自身调频响应慢、精度低，未考虑风电波动、多源耦合不足、储能匹配不合理及缺乏动态校核的技术缺陷。

2、为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、本申请的第一方面，提供了一种基于风电场站混合型超级电容的机组一次调频方法，包括：

4、采集煤电机组侧频率数据及风电场站出力波动数据，结合风电场站出力波动特性得出所述煤电机组的功率缺额；

5、配置与所述功率缺额及风电场站出力波动平抑需求相匹配的混合型超级电容储能系统；将所述混合型超级电容储能系统、风电场站与煤电机组调频回路深度耦合；

6、当所述煤电机组侧频差超出死区，或风电场站出力波动引发机组频率扰动时，与煤电机组调频回路深度耦合的混合型超级电容储能系统全额充放电，同步响应一次调频需求与风电场站出力波动平抑需求，待煤电机组侧频差返回死区且风电出力趋于稳定后，混合型超级电容储能系统启动慢速回充；

7、每月校核煤电机组侧有效频差及风电场站出力波动的累积分布占比，若该占比低于预设值则按比例抬升有效频差最大值，重新计算功率缺额并调整所述混合型超级电容储能系统的匹配参数，确保储能响应与机组调频、风电场站波动平抑需求持续适配。

8、进一步地，所述采集煤电机组侧频率数据及风电场站出力波动数据并得出所述煤电机组的功率缺额，具体包括：

9、以一秒为步长采集煤电机组近一年的机组侧频率原始数据，及风电场站同期出力波动原始数据；利用两类原始数据形成综合数据库，并基于该综合数据库中的数据计算得出所述煤电机组的功率缺额。

10、进一步地，计算得出所述煤电机组的功率缺额，具体为：

11、基于综合数据库中的煤电机组侧频率原始数据与风电场站出力波动原始数据，先计算有效频差，再剔除有效频差小于等于零的死区数据、异常工况下产生的无效点位，及风电场站极端出力波动对应的无效数据；

12、以零点零零一赫兹为步长，对剔除后的剩余有效频差绘制概率密度曲线并计算累积分布，选取使累积分布占比不低于百分之九十五的最小有效频差最大值；按所述最大值除以五十与机组侧转速不等率的乘积、再乘以机组额定功率的公式，计算得出所述煤电机组的功率缺额。

13、进一步地，将所述混合型超级电容储能系统、风电场站与煤电机组调频回路深度耦合，具体包括：

14、将混合型超级电容储能系统经升压变压器及双向变流器、风电场站经箱式变压器接入厂用六千伏母线段，实现三者与煤电机组调频回路的深度耦合。

15、进一步地，混合型超级电容储能系统启动慢速回充之后，还包括：

16、通过慢速回充维持混合型超级电容储能系统的剩余电量在百分之三十至七十的区间内，同时预留风电场站出力波动平抑所需的调节余量，以使混合型超级电容储能系统能够响应后续煤电机组一次调频及风电场站波动平抑需求。

17、进一步地，所述预设值为百分之九十四，所述按比例抬升的具体比例为百分之五。

18、本申请的第二方面，提供了一种基于风电场站混合型超级电容的机组一次调频深度耦合系统，包括：

19、数据采集模块，用于同步采集煤电机组侧频率数据及风电场站出力波动数据；功率缺额计算模块，用于结合风电场站出力波动特性，计算得出煤电机组的功率缺额；

20、配置模块，用于配置与功率缺额及风电场站出力波动平抑需求相匹配的混合型超级电容储能系统；耦合连接模块，用于将混合型超级电容储能系统、风电场站与煤电机组调频回路深度耦合；

21、充放电控制模块，用于当煤电机组侧频差超出死区或风电场站出力波动引发频率扰动时，控制混合型超级电容储能系统全额充放电，同步响应一次调频与风电波动平抑需求，待频差返回死区且风电出力稳定后，控制混合型超级电容储能系统启动慢速回充；

22、参数校核调整模块，用于每月校核煤电机组侧有效频差及风电场站出力波动的累积分布占比，若该占比低于预设值则按比例抬升有效频差最大值，重新计算功率缺额并调整储能匹配参数，确保储能响应与机组调频、风电场站波动平抑需求持续适配。

23、本申请的第三方面，提供了一种移动设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的一种基于风电场站混合型超级电容的机组一次调频方法的步骤。

24、本申请的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述一种基于风电场站混合型超级电容的机组一次调频方法的步骤。

25、本申请的第五方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机指令，所述计算机指令指示计算设备执行如上所述的一种基于风电场站混合型超级电容的机组一次调频方法对应的操作。

26、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

27、通过采集煤电机组与风电场站双源数据、结合风电特性计算功率缺额，解决未考虑风电波动、储能匹配不合理的缺陷；通过将混合型超级电容储能系统、风电场站与机组调频回路深度耦合，解决多源耦合不足问题；通过每月动态校核调整储能参数，解决缺乏动态校核、长期适配性差的缺陷，弥补机组自身调频响应慢、精度低的不足，实现多源协同调频与风电波动平抑双重作用，提升储能响应效率与长期适配性，增强电网频率稳定性，适配新能源高渗透率下的调频需求。

1.基于风电场站混合型超级电容的机组一次调频方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于风电场站混合型超级电容的机组一次调频方法，其特征在于，所述采集煤电机组侧频率数据及风电场站出力波动数据并得出所述煤电机组的功率缺额，具体包括：

3.根据权利要求2所述的基于风电场站混合型超级电容的机组一次调频方法，其特征在于，计算得出所述煤电机组的功率缺额，具体为：

4.根据权利要求1所述的基于风电场站混合型超级电容的机组一次调频方法，其特征在于，将所述混合型超级电容储能系统、风电场站与煤电机组调频回路深度耦合，具体包括：

5.根据权利要求1所述的基于风电场站混合型超级电容的机组一次调频方法，其特征在于，混合型超级电容储能系统启动慢速回充之后，还包括：

6.根据权利要求1所述的基于风电场站混合型超级电容的机组一次调频方法，其特征在于，所述预设值为百分之九十四，所述按比例抬升的具体比例为百分之五。

7.一种基于风电场站混合型超级电容的机组一次调频深度耦合系统，其特征在于，包括：

8.一种移动设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的一种基于风电场站混合型超级电容的机组一次调频方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述一种基于风电场站混合型超级电容的机组一次调频方法的步骤。

10.一种计算机程序产品，包括计算机指令，其特征在于，所述计算机指令指示计算设备执行如权利要求1-6中任一所述的一种基于风电场站混合型超级电容的机组一次调频方法对应的操作。