飞轮储能和电加热固体储能的协同控制方法、装置及设备与流程

本技术涉及电力系统储能控制，具体涉及一种飞轮储能和电加热固体储能的协同控制方法、装置及设备。

背景技术：

1、相关技术中，火电联合飞轮储能与电加热固体储能系统在参与一次、二次调频后，面临多模块状态维持与低扰动过渡的挑战。具体而言，飞轮储能能量容量有限，多次充放电后各模块荷电状态容易偏离目标区间，导致可持续调频能力下降。飞轮荷电状态恢复过程若独立进行，会改变火电厂等效上网功率，引起厂级自动发电控制跟踪偏差或额外的机组补偿动作。现有方案缺少飞轮恢复功率与电加热可控负荷之间的低扰动匹配机制，无法保证等效上网功率在恢复过程中保持稳定。

技术实现思路

1、本技术提供了一种飞轮储能和电加热固体储能的协同控制方法、装置及设备，能够实现飞轮储能状态恢复过程中等效上网功率的低扰动控制，避免自动发电控制系统跟踪偏差，提升火电厂调频备用能力的可持续性。

2、第一方面，本技术提供了一种飞轮储能和电加热固体储能的协同控制方法，应用于基于火电机组的电厂能源系统，方法包括：采集电厂能源系统中各个调节单元的参数信息，其中，各个调节单元包括火电机组、飞轮储能以及电加热固体储能；建立低扰动功率匹配约束，并根据参数信息分别计算飞轮储能中各个飞轮模块的目标充放电恢复功率和电加热固体储能中各个储热单元的目标补偿功率，其中，目标充放电恢复功率为保留备用调频需求后的恢复功率，目标补偿功率为保留备用调频需求后的补偿功率；基于目标充放电恢复功率和目标补偿功率，生成协同控制指令，并基于协同控制指令，执行飞轮储能的储能恢复。

3、根据上述技术手段，通过建立低扰动功率匹配约束，实现了飞轮储能能量恢复与电加热固体储能功率补偿的动态平衡，从而避免了恢复过程对电厂等效上网功率的扰动，维持了系统运行的平稳性。同时，在计算目标功率时保留备用调频需求，确保了系统在恢复过程中仍具备响应调频的能力，避免了调频备用透支。由此，实现了多模块能量状态的平稳恢复与系统功率的低扰动过渡。

4、在一种可选的实施方式中，建立低扰动功率匹配约束，通过如下表达式确定：，其中，为允许的等效上网功率扰动阈值，为抵消储能恢复动作带来的功率波动，火电机组产生的补偿发电功率增量，为第i个飞轮模块的目标充放电恢复功率，为第j个储热单元配合飞轮模块恢复的目标补偿功率。

5、根据上述技术手段，通过多单元协同的功率匹配机制，本技术能够有效抑制飞轮储能恢复过程对电厂整体上网功率的冲击，显著降低火电机组的调节负担，避免了厂级自动发电控制系统出现跟踪偏差，从而确保电厂在满足飞轮能量状态恢复需求的同时，维持其输出功率的平稳性，满足电网对电厂能源系统低扰动运行的严格要求。

6、在一种可选的实施方式中，根据参数信息分别计算飞轮储能中各个飞轮模块的目标充放电恢复功率和电加热固体储能中各个储热单元的目标补偿功率，包括：确定各个飞轮模块的备用调频需求量；根据各个飞轮模块的可用调频量和备用调频需求量，计算目标充放电恢复功率；确定电加热固体储能中各个储热单元的功率约束，其中，功率约束包括可增加加热功率约束和可降低加热功率约束；基于功率约束，计算各个储热单元相应的目标补偿功率。

7、根据上述技术手段，通过全面考虑其可增加加热功率约束和可降低加热功率约束，将电功率、储热量、最高温度、最低温度以及温度梯度等多维物理运行边界量化纳入目标补偿功率的计算，从源头上规避了因功率补偿导致的储热单元局部越限风险，保障了电加热固体储能的安全稳定运行。使得飞轮储能和电加热固体储能的协同控制更加精准和可靠，为整个电厂能源系统的稳定运行提供了坚实的技术支撑。

8、在一种可选的实施方式中，根据各个飞轮模块的可用调频量和备用调频需求量，计算目标充放电恢复功率，包括：计算各个飞轮模块的当前可用能量； 根据当前可用能量，分别计算各个飞轮模块的可放电能力和可充电能力；根据可放电能力和可充电能力，计算各个飞轮模块可用于状态恢复的放电功率裕度和充电功率裕度；根据放电功率裕度和充电功率裕度，计算相应的目标充放电恢复功率。

9、根据上述技术手段，不仅能够根据能量偏差的大小自动调节恢复强度，还能通过限幅算子确保恢复功率始终处于各模块的可用裕度范围内，从而有效解决了多模块协同恢复中可能出现的局部越限问题，实现了飞轮储能能量状态的平稳、高效回归，进而提升了整个电厂能源系统的调频可持续性与恢复效率。

10、在一种可选的实施方式中，功率约束包括可增加加热功率约束和可降低加热功率约束，确定电加热固体储能中各个储热单元的功率约束，包括：确定可增加加热功率约束中的电功率约束、储热量约束、最高温度约束和温度梯度约束； 确定可降低加热功率约束中的电功率约束、储热量约束和最低温度约束；基于功率约束，计算各个储热单元相应的可调整裕度，包括：根据可增加电功率约束、可增加储热量约束、可增加最高温度约束和可增加温度梯度约束，计算得到储热单元的可增加调整裕度，根据可降低电功率约束、可降低储热量约束和可降低最高低度约束，计算得到储热单元的可降低调整裕度。

11、根据上述技术手段，实现了飞轮储能恢复需求与电加热固体储能补偿能力的动态平衡，确保了在飞轮储能恢复期间，整个电厂能源系统的等效上网功率保持平稳，有效抑制了功率波动，从而提升了系统的运行稳定性和可靠性。

12、在一种可选的实施方式中，基于目标充放电恢复功率和目标补偿功率，生成协同控制指令，包括：确定飞轮储能的恢复时机；在恢复时机内，计算可匹配功率，其中可匹配功率用于表征电加热固体储能向飞轮储能提供的匹配功率；基于可匹配功率，生成用于恢复飞轮储能的功率恢复指令和用于电加热固体储能提供功率补偿的功率补偿指令。

13、根据上述技术手段，解决了储能恢复与电网调频及机组控制之间的耦合矛盾，确保了在不影响电网安全的前提下，实现飞轮储能能量状态的有序、平稳恢复。

14、在一种可选的实施方式中，确定飞轮储能的恢复时机，包括：当触发一次调频时，暂停执行飞轮储能的储能恢复；当未触发一次调频，且自动发电控制指令中目标功率的变化速率和/或变化幅度大于相应的预设阈值时，基于恢复使能系数执行飞轮储能的顺向储能恢复，其中，顺向储能恢复用于表征当前储能恢复与自动发电控制指令中表征的储能恢复需求一致；当未触发一次调频，且自动发电控制指令中目标功率的变化速率和/或变化幅度小于等于相应的预设阈值时，执行飞轮储能的储能恢复。

15、根据上述技术手段，有效避免了因恢复动作导致的电厂等效上网功率波动，从而维持了电网侧的稳定性，并提升了整个能源系统的运行效率和可靠性。

16、第二方面，本技术提供了一种飞轮储能和电加热固体储能的协同控制装置，应用于基于火电机组的电厂能源系统，装置包括：采集模块，用于采集电厂能源系统中各个调节单元的参数信息，其中，各个调节单元包括火电机组、飞轮储能以及电加热固体储能；计算模块，用于建立低扰动功率匹配约束，并根据参数信息分别计算飞轮储能中各个飞轮模块的目标充放电恢复功率和电加热固体储能中各个储热单元的目标补偿功率，其中，目标充放电恢复功率为保留备用调频需求后的恢复功率，目标补偿功率为保留备用调频需求后的补偿功率；执行模块，用于基于目标充放电恢复功率和目标补偿功率，生成协同控制指令，并基于协同控制指令，执行飞轮储能的储能恢复。

17、第三方面，本技术提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的飞轮储能和电加热固体储能的协同控制方法。

18、第四方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的飞轮储能和电加热固体储能的协同控制方法。

19、第五方面，本技术提供了一种计算机程序产品，包括计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的飞轮储能和电加热固体储能的协同控制方法。