适配DCS系统的火储功率分配控制算法模块化实现方法与流程

本发明涉及功率分配领域，尤其涉及适配dcs系统的火储功率分配控制算法模块化实现方法。

背景技术：

1、在“双碳”目标引领下，我国新型电力系统建设进程持续加速，高比例风电、光伏等间歇性新能源大规模并网，电网的调峰调频压力呈现指数级增长。传统火电机组作为电力系统的基础支撑力量，其运行模式正从以往的稳定供电主体，逐步向灵活性调节主力及基础负荷支撑的双重角色转型。与此同时，熔盐储能、高能量密度超级电容器等新型储能技术与火电的耦合应用场景不断拓展，火储联合调频、联合调峰已成为提升火电运行灵活性、平抑新能源波动的核心技术路径。

2、分散控制系统（dcs）作为火电机组热控系统的核心，早已实现对锅炉、汽机等全流程设备的一体化管控，国内所有新建大型火电机组均已标配成熟的dcs系统。将火储联合控制逻辑原生嵌入dcs平台，而非额外增设独立的第三方储能控制系统，是降低系统改造成本、提升控制可靠性、实现火储深度协同的行业主流发展方向。当前电力辅助服务市场规则不断完善，对火储联合系统的agc调节速率、调节精度、响应时间等考核指标日益严苛，火储联合系统不仅需要快速跟踪电网调度指令，还需要兼顾火电的机械寿命损耗、储能的荷电状态均衡、全生命周期运行经济性等多重目标，这对火储之间的功率动态分配策略提出了极高要求。

3、在此行业背景下，开发一套完全适配dcs原生架构、逻辑轻量化、可模块化组态的火储功率分配控制算法，既可以充分利用现有dcs的算力与通信资源，避免多系统协同的复杂对接风险，又能实现火电与储能的毫秒级协同响应，为火储联合系统的工程落地提供低成本、高可靠性的技术实现路径，对提升火电灵活性改造效果、保障高比例新能源电网稳定运行具有重要的工程应用价值。

4、传统方案中对储能soc的约束大多采用硬阈值切投方式，当soc达到上下限时直接强制切断储能出力，极易造成功率指令的阶跃突变，引发火储联合系统的总功率出现瞬间缺口或溢出，反而触发电网的调频考核。同时soc反馈系数采用单一固定值，在soc接近目标中点时容易出现不必要的小幅频繁调节，在soc偏离中点较远时又无法快速将soc拉回合理区间，难以兼顾储能稳态运行的稳定性与soc动态均衡的快速性。

5、因此，我们提出了适配dcs系统的火储功率分配控制算法模块化实现方法用于解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明提供了适配dcs系统的火储功率分配控制算法模块化实现方法，用于以模块化方式适配dcs系统实现工程化高效部署。

2、本发明第一方面提供了适配dcs系统的火储功率分配控制算法模块化实现方法，所述适配dcs系统的火储功率分配控制算法模块化实现方法包括：获取控制系统的调度指令、发电机组当前出力、储能系统当前出力以及储能系统的荷电状态信号，并将所述调度指令、所述发电机组当前出力、所述储能系统当前出力和所述荷电状态信号分别转换为无量纲值；基于所述发电机组的爬坡限制，对所述发电机组当前出力的无量纲值进行限幅处理，得到发电机组平滑指令；根据所述发电机组平滑指令与所述调度指令的无量纲值，计算得到储能理想补偿信号；根据所述荷电状态信号的无量纲值与预设目标值之间的偏差，对所述储能理想补偿信号进行修正，得到储能修正指令；对所述储能修正指令进行限幅处理得到储能指令，将所述发电机组平滑指令和所述储能指令转换为实际功率指令，并分别输出至对应的执行机构。

3、可选的，在本发明第一方面的第一种实现方式中，所述发电机组为火电机组；所述控制系统为分散控制系统；

4、将所述调度指令除以发电机组额定容量与储能系统额定容量之和，得到调度指令的无量纲值；

5、将所述发电机组当前出力除以所述发电机组额定容量，得到发电机组当前出力的无量纲值；

6、将所述储能系统当前出力除以所述储能系统额定容量，得到储能系统当前出力的无量纲值；

7、将所述荷电状态信号保持原始比例值，作为荷电状态信号的无量纲值。

8、可选的，在本发明第一方面的第二种实现方式中，包括：

9、根据所述发电机组的爬坡限制对应速率与所述控制系统的采样周期的乘积，设定最大允许变化量；

10、判断所述发电机组当前出力的无量纲值与上一周期的所述发电机组平滑指令之差是否超过所述最大允许变化量：

11、若是，则将上一周期的所述发电机组平滑指令加上或减去所述最大允许变化量，作为本周期的所述发电机组平滑指令；

12、若否，则直接将所述发电机组当前出力的无量纲值作为本周期的所述发电机组平滑指令。

13、可选的，在本发明第一方面的第三种实现方式中，还包括：

14、根据所述调度指令的无量纲值在预设数量的历史采样周期内的变化幅度，对所述最大允许变化量进行动态调整；

15、当所述变化幅度超过上升门槛时，增大所述最大允许变化量；

16、当所述变化幅度低于下降门槛时，减小所述最大允许变化量；

17、将调整后的所述最大允许变化量用于得到发电机组平滑指令。

18、可选的，在本发明第一方面的第四种实现方式中，包括：

19、根据所述发电机组额定容量与所述储能系统额定容量，确定发电机组容量占比和储能系统容量占比；

20、将所述调度指令的无量纲值减去所述发电机组平滑指令与所述发电机组容量占比的乘积，得到差值；

21、将所述差值除以所述储能系统容量占比，得到储能理想补偿信号。

22、可选的，在本发明第一方面的第五种实现方式中，还包括：

23、根据所述发电机组当前出力的无量纲值与所述发电机组平滑指令之间的偏差，对所述发电机组容量占比及所述储能系统容量占比进行修正：

24、当所述偏差为正时，增大所述储能系统容量占比，并减小所述发电机组容量占比；

25、当所述偏差为负时，减小所述储能系统容量占比，并增大所述发电机组容量占比；

26、将修正后的所述发电机组容量占比和所述储能系统容量占比用于计算所述储能理想补偿信号。

27、可选的，在本发明第一方面的第六种实现方式中，包括：

28、将所述荷电状态信号的无量纲值与所述预设目标值之间的偏差乘以反馈系数，传递得到荷电状态修正量；

29、将所述储能理想补偿信号减去所述荷电状态修正量，得到所述储能修正指令。

30、可选的，在本发明第一方面的第七种实现方式中，所述反馈系数基于所述荷电状态信号的无量纲值所处的区间确定：

31、当所述荷电状态信号的无量纲值处于靠近所述预设目标值的预设窄区间内时，采用第一增益系数作为所述反馈系数；

32、当所述荷电状态信号的无量纲值超出所述预设窄区间且未达到预设的荷电状态上限或下限时，采用第二增益系数作为所述反馈系数；

33、其中，所述第一增益系数小于所述第二增益系数。

34、可选的，在本发明第一方面的第八种实现方式中，还包括：

35、若所述荷电状态信号的无量纲值低于充电禁止阈值且所述储能修正指令为正值，则将所述储能修正指令强制调整为零；

36、若所述荷电状态信号的无量纲值高于放电禁止阈值且所述储能修正指令为负值，则将所述储能修正指令强制调整为零。

37、可选的，在本发明第一方面的第九种实现方式中，所述充电禁止阈值和所述放电禁止阈值分别对应预设的储能系统荷电状态上限值和下限值；

38、所述强制调整为零的过程为：当所述荷电状态信号的无量纲值进入距离所述储能系统荷电状态上限值或所述储能系统荷电状态下限值的预设接近区间时，使所述储能修正指令按所述预设接近区间的剩余距离比例连续减小，直至到达所述充电禁止阈值或所述放电禁止阈值时减小为零。

39、有益效果：将全链路火储功率分配逻辑完全转化为dcs可直接组态的标准化无量纲运算模块，打破了传统方案依赖外挂独立储能控制器的技术路径依赖，无需新增第三方控制硬件、无需跨系统复杂信号对接，直接复用火电机组现有dcs的算力与通信体系，同时消除了跨平台数据延迟与时钟不同步的隐患；

40、基于火电实时出力偏差的动态权重修正机制，同时搭配随调度指令波动幅度自适应调整的火电爬坡限幅策略，既避免了火电强制大幅变负荷带来的汽轮机调门、燃烧系统频繁磨损问题，又杜绝了储能被动承担全部动态补偿任务导致的功率剧烈波动；

41、突破了传统硬阈值切投的生硬soc控制模式，采用多区间差异化增益、接近区间连续过渡的修正逻辑，既在soc靠近目标中点时以低增益抑制储能不必要的小幅频繁动作，又在soc偏离合理区间时以高增益快速完成电量回拉，全程无指令阶跃突变，彻底解决了传统方案中soc触限瞬间总功率跳变引发的电网考核问题。