风电场站储能与超级电容混合储能双模式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调频控制，具体涉及一种风电场站储能与超级电容混合储能双模式调频方法及装置。

背景技术：

1、随着以风电为代表的新能源电力渗透率持续提升，电网频率波动显著加剧，对煤电机组的自动发电控制与一次调频能力提出更高要求。传统煤电机组依赖自身调速系统与汽轮机组响应调频指令，存在惯性大、响应滞后的问题，难以平抑风电场站出力间歇性、波动性带来的功率扰动，无法满足电网对调频快速性与精准性的需求。

2、为改善调频性能，超级电容储能因充放电速度快、循环寿命长的优势被引入煤电机组调频系统，但现有技术多采用单一类型超级电容，容量与功率配置缺乏风电波动数据支撑，常出现容量冗余或不足的情况；且未实现风电场站、储能系统与煤电机组的深度耦合，双模式调频时缺乏有效协同与互补机制，易导致储能子系统电量或功率不足，无法兼顾风电消纳、agc调节与一次调频的协同运行，整体调频效果受限。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种风电场站储能与超级电容混合储能双模式调频方法及装置，用以解决传统煤电机组调频响应滞后、难以平抑风电波动，以及现有超级电容配置不合理、缺乏风电协同、双模式调频无互补机制的技术缺陷。

2、为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：

3、本技术的第一方面，提供了一种风电场站储能与超级电容混合储能双模式调频方法，包括：

4、采集煤电机组与风电场站近一年的自动发电控制指令数据、电网频率数据及风电出力波动数据，同步剔除自动发电控制指令数据、电网频率数据与风电出力波动数据中电网崩溃、台风、线路检修的异常数据点后，再按合理步长统计自动发电控制指令数据、电网频率数据与风电出力波动数据的概率密度，据此确定覆盖百分之九十五范围的自动发电控制功率、一次调频缺额功率及风电波动补偿功率；

5、依据确定的自动发电控制功率、一次调频缺额功率及风电波动补偿功率，对应配置混合型超级电容子系统与双电层超级电容子系统；其中，以修正优化后的自动发电控制功率与风电波动补偿功率为基准，按十至十五分钟时长核算混合型超级电容子系统容量，以修正优化后的一次调频缺额功率为基准，按一至两分钟时长核算双电层超级电容子系统容量，同步完成两子系统功率规模的修正优化；

6、将修正优化后的混合型超级电容子系统与双电层超级电容子系统，分别经零点六九千伏至六千伏升压变压器接入机组六千伏厂用母线，风电场站同时接入机组六千伏厂用母线，以使混合型超级电容子系统、双电层超级电容子系统、风电场站与煤电机组实现深度耦合；

7、通过分配器分别向深度耦合后的风电场站与混合型超级电容子系统下发自动发电控制及风电平抑指令、向双电层超级电容子系统下发一次调频指令时，同步设置互补仲裁器，当双电层超级电容子系统剩余电量低于百分之三十或功率不足时，由互补仲裁器控制从混合型超级电容子系统抽取功率进行补充，实现风电场站、自动发电控制与一次调频三源双模式协同调频。

8、在一种可选的实施例中，所述统计自动发电控制指令数据、电网频率数据与风电出力波动数据的概率密度时，具体包括：

9、采用一兆瓦作为固定步长，通过固定步长筛选出覆盖百分之九十五范围的自动发电控制功率、一次调频缺额功率及风电波动补偿功率。

10、在一种可选的实施例中，所述使混合型超级电容子系统、双电层超级电容子系统、风电场站与煤电机组实现深度耦合之后，还包括：

11、在稳态运行状态下，将混合型超级电容子系统、双电层超级电容子系统及风电场站配套储能的剩余电量均维持在百分之三十至百分之七十的区间内。

12、在一种可选的实施例中，所述混合型超级电容子系统接收到分配器下发的自动发电控制及风电平抑指令后，在一百毫秒内完成全额响应。

13、在一种可选的实施例中，所述双电层超级电容子系统接收到分配器下发的一次调频指令后，在五十毫秒内完成全额响应；

14、其中，若双电层超级电容子系统调频的全额响应时间超过四十五秒仍处于越限状态，由混合型超级电容子系统结合风电场站慢速补足能量，同时为双电层超级电容子系统进行回充。

15、在一种可选的实施例中，所述互补仲裁器的触发条件具体为：

16、当双电层超级电容子系统剩余电量低于百分之三十，或双电层超级电容子系统输出功率无法满足一次调频与风电波动叠加需求。

17、本技术的第二方面，提供了一种风电场站储能与超级电容混合储能双模式调频系统，包括：

18、数据采集统计模块，用于采集煤电机组与风电场站近一年的自动发电控制指令数据、电网频率数据及风电出力波动数据，同步剔除其中电网崩溃、台风、线路检修对应的异常数据点，再按合理步长统计三类数据的概率密度，确定覆盖百分之九十五范围的自动发电控制功率、一次调频缺额功率及风电波动补偿功率；

19、储能配置模块，包括混合型超级电容子系统与双电层超级电容子系统，储能配置模块依据确定的自动发电控制功率、一次调频缺额功率及风电波动补偿功率，以修正优化后的自动发电控制功率与风电波动补偿功率为基准，按十至十五分钟时长核算混合型超级电容子系统容量，以修正优化后的一次调频缺额功率为基准，按一至两分钟时长核算双电层超级电容子系统容量，同步完成两子系统功率规模的修正优化；

20、电气接入模块，包括零点六九千伏至六千伏升压变压器，升压变压器用于将修正优化后的混合型超级电容子系统与双电层超级电容子系统分别接入机组六千伏厂用母线，风电场站同步接入机组六千伏厂用母线，以使混合型超级电容子系统、双电层超级电容子系统、风电场站与煤电机组实现深度耦合；

21、控制调度模块，包括分配器与互补仲裁器，分配器用于向深度耦合后的风电场站、混合型超级电容子系统和双电层超级电容子系统分别下发自动发电控制及风电平抑指令、一次调频指令，互补仲裁器用于在双电层超级电容子系统剩余电量低于百分之三十或输出功率无法满足一次调频与风电波动叠加需求时，控制从混合型超级电容子系统抽取功率补充，实现三源双模式协同调频。

22、本技术的第三方面，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风电场站储能与超级电容混合储能双模式调频方法的步骤。

23、本技术的第四方面，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风电场站储能与超级电容混合储能双模式调频方法的步骤。

24、本技术的第五方面，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风电场站储能与超级电容混合储能双模式调频方法对应的操作。

25、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

26、通过采集煤电机组与风电场站多类数据并统计概率密度，结合风电波动补偿功率配置混合型、双电层超级电容子系统，解决现有超级电容配置缺乏风电数据支撑、容量冗余或不足的缺陷；通过升压变压器将风电场站、两储能子系统接入厂用母线，实现三者与煤电机组深度耦合，解决未协同风电、耦合性差的问题；通过分配器与互补仲裁器实现指令分配及功率互补，解决双模式调频无协同互补机制、储能子系统易功率不足的缺陷。