发电厂储能装置调频控制方法、系统及计算机设备

技术领域

本发明涉及电网调频领域，具体地涉及一种发电厂储能装置调频控制方法一种发电厂储能装置调频控制系统、一种发电厂储能装置联合调频系统、一种计算机设备以及一种计算机可读存储介质。

背景技术

近年来，风电、光伏等新能源装机容量急速增涨，由于这些能源具有间歇性、随机性，它们的大量并网削弱了电力系统频率运行稳定性，增加了频率调整的难度。

为了克服频率调整的难度，使得电力系统频率运行稳定，现有技术通常采用储能装置与风电、光电等联合运行以改善并网性能，储能项目的成功运行证实，储能装置已具备了与火电机组联合运行的能力，对提高电网频率稳定性具有积极作用。

储能装置通常采用补偏差策略来实现并网点的调频，补功率偏差策略具有良好的调频性能，但是补功率偏差策略缺乏对储能装置剩余电量(SOC)的有效能量管理，容易出现过充与过放情况，使得并网调频不精准。

发明内容

为了解决上述技术缺陷，本发明提供发电厂储能装置调频控制方法、系统及计算机设备，所述发电厂储能装置调频控制方法通过动态可用容量来控制补功率偏差策略的最大限制功率以达到SOC的有效管理。

本发明第一个方面提供一种发电厂储能装置调频控制方法，所述方法包括：

根据发电厂运行数据与自动发电控制指令计算并网功率偏差；

根据所述并网功率偏差判断储能装置是否需要执行调频动作；

储能装置需要执行调频动作在确定储能装置需要执行调频动作时，根据所述并网功率偏差以及储能装置的最大限制功率执行调频动作，所述最大限制功率根据储能装置的动态可用容量确定。

在本发明实施例中，根据所述并网功率偏差以及储能装置的最大限制功率执行调频动作，包括：

判断所述并网功率偏差是否超过储能装置的动态可用容量；

若所述并网功率偏差超过储能装置的动态可用容量，则储能装置根据最大限制功率执行调频动作；其中，所述最大限制功率由动态可用容量确定；

若所述并网功率偏差未超过储能装置的动态可用容量，则储能装置根据所述功率偏差执行调频动作。

在本发明实施例中，所述根据发电厂运行数据与自动发电控制指令计算并网功率偏差，包括：

获取发电厂运行数据中的发电机组有功功率；

获取自动发电控制指令中的并网点频率指令值；

计算发电机组有功功率与并网点频率指令值之间的差值，将该差值作为并网功率偏差。

在本发明实施例中，所述根据所述并网功率偏差判断储能装置是否需要执行调频动作，包括：

判断所述并网功率偏差是否处于第一阈值范围内；

若并网功率偏差未超出第一阈值范围内，则储能装置不需要执行调频动作；

若并网功率偏差超出第一阈值范围内，则判断储能装置的剩余电量是否处于第二阈值范围内；

若储能装置的剩余电量未超出第二阈值范围内，则储能装置需要执行调频动作；若储能装置的剩余电量超出第二阈值范围内，则储能装置不需要执行调频动作。

在本发明实施例中，

所述第一阈值范围为储能装置的死区范围；

所述第二阈值范围为储能装置可用容量占额定容量百分比的下限到储能装置可用容量占额定容量百分比的上限。

在本发明实施例中，

所述最大限制功率的计算公式如下：

所述动态可用容量的计算公式如下：

其中，P

在本发明实施例中，所述若所述并网功率偏差超过储能装置的动态可用容量，则储能装置根据最大限制功率执行调频动作，包括：

分别计算当ΔP

当ΔP

当ΔP

本发明第二个方面提供一种发电厂储能装置调频控制系统，所述发电厂储能装置调频控制系统采用如上所述的发电厂储能装置调频控制方法实现并网点调频控制，所述火电厂储能装置调频系统包括：

计算模块，用于根据发电厂运行数据与自动发电控制指令计算并网功率偏差，计算储能装置的动态可用容量以及根据动态可用容量计算最大限制功率；

第一判断模块，用于根据所述并网功率偏差判断储能装置是否需要执行调频动作；

第二判断模块，用于储能装置需要执行调频动作在确定储能装置需要执行调频动作时，判断所述并网功率偏差是否超过储能装置的动态可用容量，若所述并网功率偏差超过储能装置的动态可用容量，则储能装置根据最大限制功率执行调频动作；其中，所述最大限制功率由动态可用容量确定；若所述并网功率偏差未超过储能装置的动态可用容量，则储能装置根据所述功率偏差执行调频动作；

储能装置，用于根据动态可用容量执行调频动作或根据所述功率偏差执行调频动作。

本发明第三方面提供一种发电厂储能装置联合调频控制系统，所述发电厂储能装置联合调频控制系统包括发电厂储能装置调频控制系统，所述发电厂储能装置联合调频控制系统还包括：

发电厂机组，用于机组发电，以向并网点出力；以及

自动发电控制模型，用于向发电厂机组以及发电厂储能装置调频控制系统下发自动发电控制指令。

本发明第四个方面提供一种计算机设备，包括：

存储器；

处理器；以及

计算机程序；

其中，所述计算机程序存储在存储器中，并被配置为由处理器执行以实现如上所述的发电厂储能装置调频控制方法。

本发明第五个方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现如上所述的发电厂储能装置调频控制方法。

本发明提出的发电厂储能装置调频控制方法，通过采用动态可用容量来控制补功率偏差策略的最大限制功率，最大限制功率能够实现对SOC的有效管理，以最大限制功率作为补功率偏差的标准，避免出现储能装置过充过放的问题，确保并网调频的精准性。

本发明技术方案的其它特征和优点将在下文的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例提供的发电厂储能装置调频控制方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的储能装置的总体控制策略流程图；

图3是本发明实施例提供的发电厂储能装置调频控制系统的结构框图；

图4是本发明实施例提供的发电厂储能装置联合调频控制系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在实现本发明的过程中，发明人发现通常采用补功率偏差策略来实现并网点调频的储能装置，具有良好的调频性能，但是补功率偏差策略缺乏对储能装置的剩余电量有效能量管理，使得储能装置出现过充及过放现象，导致储能装置的并网调频并不精准，并网点频率稳定性不高。

针对上述问题，本发明实施例中提供了一种发电厂储能装置调频控制方法，所述方法包括：根据发电厂运行数据与自动发电控制指令计算并网功率偏差；根据所述并网功率偏差判断储能装置是否需要执行调频动作；储能装置需要执行调频动作在确定储能装置需要执行调频动作时，判断所述并网功率偏差是否超过储能装置的动态可用容量；若所述并网功率偏差超过储能装置的动态可用容量，则储能装置根据最大限制功率执行调频动作；其中，所述最大限制功率由动态可用容量确定；若所述并网功率偏差未超过储能装置的动态可用容量，则储能装置根据所述功率偏差执行调频动作。

本发明提出的发电厂储能装置调频控制方法，通过采用动态可用容量来控制补功率偏差策略的最大限制功率，最大限制功率能够实现对SOC的有效管理，以最大限制功率作为补功率偏差的标准，避免出现储能装置过充过放的问题，确保并网调频的精准性。

图1是本发明实施例提供的发电厂储能装置调频控制方法的流程图。如图1所示，本实施例提供的发电厂储能装置调频控制方法，包括以下步骤：

S1.根据发电厂运行数据与自动发电控制指令计算并网功率偏差；

S2.根据所述并网功率偏差判断储能装置是否需要执行调频动作；

S3.储能装置需要执行调频动作在确定储能装置需要执行调频动作时，判断所述并网功率偏差是否超过储能装置的动态可用容量；

S4.若所述并网功率偏差超过储能装置的动态可用容量，则储能装置根据最大限制功率执行调频动作；其中，所述最大限制功率由动态可用容量确定；

若所述并网功率偏差未超过储能装置的动态可用容量，则储能装置根据所述功率偏差执行调频动作。

在步骤S1中，所述根据发电厂运行数据与自动发电控制指令计算并网功率偏差，包括：获取发电厂运行数据中的发电机组有功功率以及获取自动发电控制指令中的并网点频率指令值；计算发电机组有功功率与并网点频率指令值(下文为：AGC指令)之间的偏差，将该差值作为并网功率偏差。

所述并网功率偏差的计算公式为：

ΔP

其中，ΔP

所述调频动作包括充电动作以及放电动作，当ΔP

在步骤S2中，所述根据所述并网功率偏差判断储能装置是否需要执行调频动作，包括：判断所述并网功率偏差是否处于第一阈值范围内；若并网功率偏差未超出第一阈值范围内，则储能装置不需要执行调频动作；若并网功率偏差超出第一阈值范围内，则判断储能装置的剩余电量是否处于第二阈值范围内；若储能装置的剩余电量未超出第二阈值范围内，则储能装置需要执行调频动作；若储能装置的剩余电量超出第二阈值范围内，则储能装置不需要执行调频动作。

在一具体实施例中，所述第一阈值范围为：储能装置的死区范围；所述第二阈值范围为：储能装置可用容量占额定容量百分比的下限到储能装置可用容量占额定容量百分比的上限。根据并网功率偏差判断储能装置是否需要执行调频动作具体为：判断并网功率偏差是否处于储能装置死区范围内，若并网功率偏差处于储能装置的并网死区范围内，则储能装置不需要执行调频动作；若并网功率偏差超出死区范围，则判断储能装置的剩余电量是否超出储能装置可用容量占额定容量百分比的下限到储能装置可用容量占额定容量百分比的上限；若储能装置的剩余电量处于储能装置可用容量占额定容量百分比的下限到储能装置可用容量占额定容量百分比的上限内，则储能装置根据并网频率偏差执行调频动作，若储能装置的剩余电量不处于储能装置可用容量占额定容量百分比的下限到储能装置可用容量占额定容量百分比的上限内，则储能装置不需要执行调频动作。

在一具体实施例中，调频装置的死区范围为调频装置的一次调频死区范围，具体表示为：-ΔP

储能装置可用容量占额定容量百分比的下限为：η

在步骤S3中，

所述动态可用容量的计算公式如下：

其中，DAC

上式为动态可用容量DAC关于剩余电量SOC的关系式。动态可用容量的引入可以清晰反映当前状态下储能装置能够提供的最大功率与容量，整个过程会更加稳定。此项指标不只是运用于整体储能装置状态的判别，还可以运用于最下层的单个电池包的状态判别，为需求功率的更进一步的合理分配提供依据。

在步骤S4中，

所述最大限制功率的计算公式如下：

其中，P

在一具体实施例中，储能装置的容量上限E

其中，E

在步骤S4中，所述若所述并网功率偏差超过储能装置的动态可用容量，则储能装置根据最大限制功率执行调频动作，包括：

分别计算当ΔP

当ΔP

当ΔP

图2是本发明实施例提供的储能装置的总体控制策略流程图，如图2所示，储能装置的总体控制策略流程具体包括：

储能装置获取AGC指令并判断AGC指令是否更新，若更新，采集此时发电厂机组有功功率以及储能装置SOC状态，转至下一步。若无更新，则储能装置保持当前状态。

计算并网功率偏差，判断此时是储能装置的输出方向，并网功率偏差大于0则输出功率，并网功率偏差小于0则吸收功率。

判断并网功率偏差是否越过设置得储能装置的死区范围，若越过储能装置的死区范围，则储能装置出力，计算此时储能装置的动态可用容量DAC以及最大限制功率；若并网功率偏差未越过死区，则储能装置不动作。具体为：判断并网功率偏差是否越过设置得储能装置的死区范围，若越过储能装置死区范围，则判断储能装置充电或是放电，并判断并网功率偏差超过储能装置的动态可用容量，则储能装置根据最大限制功率执行调频动作；若所述并网功率偏差未超过储能装置的动态可用容量，则储能装置根据所述功率偏差执行调频动作，流程结束。

本发明通过提出动态可用容量来控制补功率偏差策略的最大输出功率以达到SOC的有效管理，动态可用容量可以量化储能装置在调频周期内的充放电能力，其通过实际的机组响应数据和容量状态来确定其能力，最终形成综合控制策略。所提策略可以有效的弥补补功率偏差策略的SOC缺乏管理的不足，而且由于动态可用容量的引入，储能装置响应能力更优，持续的状态更久，综合调频能力更强，所提策略性能更加稳定，整体的调频效果更好。

图3是本发明实施例提供的发电厂储能装置调频控制系统的结构框图。如图3所示，本实施例提供的一种发电厂储能装置调频控制系统，所述发电厂储能装置调频控制系统采用如上所述的发电厂储能装置调频控制方法实现并网点调频控制，所述火电厂储能装置调频系统包括：计算模块，用于根据发电厂运行数据与自动发电控制指令计算并网功率偏差，计算储能装置的动态可用容量以及根据动态可用容量计算最大限制功率；第一判断模块，用于根据所述并网功率偏差判断储能装置是否需要执行调频动作；第二判断模块，用于储能装置需要执行调频动作在确定储能装置需要执行调频动作时，判断所述并网功率偏差是否超过储能装置的动态可用容量，若所述并网功率偏差超过储能装置的动态可用容量，则储能装置根据最大限制功率执行调频动作；其中，所述最大限制功率由动态可用容量确定；若所述并网功率偏差未超过储能装置的动态可用容量，则储能装置根据所述功率偏差执行调频动作；储能装置，用于根据动态可用容量执行调频动作或根据所述功率偏差执行调频动作。

所述发电厂储能装置调频系统采用发电厂储能装置调频方法实现发电厂机组并网调频，其方法具体如下：

根据发电厂运行数据与自动发电控制指令计算并网功率偏差；

根据所述并网功率偏差判断储能装置是否需要执行调频动作；

储能装置需要执行调频动作在确定储能装置需要执行调频动作时，判断所述并网功率偏差是否超过储能装置的动态可用容量；

若所述并网功率偏差超过储能装置的动态可用容量，则储能装置根据最大限制功率执行调频动作；其中，所述最大限制功率由动态可用容量确定；

若所述并网功率偏差未超过储能装置的动态可用容量，则储能装置根据所述功率偏差执行调频动作。

在具体实施例中，所述根据发电厂运行数据与自动发电控制指令计算并网功率偏差，包括：获取发电厂运行数据中的发电机组有功功率以及获取自动发电控制指令中的并网点频率指令值；计算发电机组有功功率与并网点频率指令值(下文为：AGC指令)之间的偏差，将该差值作为并网功率偏差。

所述并网功率偏差的计算公式为：

ΔP

其中，ΔP

所述调频动作包括充电动作以及放电动作，当ΔP

在具体实施例中，所述根据所述并网功率偏差判断储能装置是否需要执行调频动作，包括：判断所述并网功率偏差是否处于第一阈值范围内；若并网功率偏差未超出第一阈值范围内，则储能装置不需要执行调频动作；若并网功率偏差超出第一阈值范围内，则判断储能装置的剩余电量是否处于第二阈值范围内；若储能装置的剩余电量未超出第二阈值范围内，则储能装置需要执行调频动作；若储能装置的剩余电量超出第二阈值范围内，则储能装置不需要执行调频动作。

在一具体实施例中，所述第一阈值范围为：储能装置的死区范围；所述第二阈值范围为：储能装置可用容量占额定容量百分比的下限到储能装置可用容量占额定容量百分比的上限。根据并网功率偏差判断储能装置是否需要执行调频动作具体为：判断并网功率偏差是否处于储能装置死区范围内，若并网功率偏差处于储能装置的并网死区范围内，则储能装置不需要执行调频动作；若并网功率偏差超出死区范围，则判断储能装置的剩余电量是否超出储能装置可用容量占额定容量百分比的下限到储能装置可用容量占额定容量百分比的上限；若储能装置的剩余电量处于储能装置可用容量占额定容量百分比的下限到储能装置可用容量占额定容量百分比的上限内，则储能装置根据并网频率偏差执行调频动作，若储能装置的剩余电量不处于储能装置可用容量占额定容量百分比的下限到储能装置可用容量占额定容量百分比的上限内，则储能装置不需要执行调频动作。

在一具体实施例中，调频装置的死区范围为调频装置的一次调频死区范围，具体表示为：-ΔP

储能装置可用容量占额定容量百分比的下限为：η

在具体实施例中，

所述动态可用容量的计算公式如下：

其中，DAC

上式为动态可用容量DAC关于剩余电量SOC的关系式。动态可用容量的引入可以清晰反映当前状态下储能装置能够提供的最大功率与容量，整个过程会更加稳定。此项指标不只是运用于整体储能装置状态的判别，还可以运用于最下层的单个电池包的状态判别，为需求功率的更进一步的合理分配提供依据。

在具体实施例中，

所述最大限制功率的计算公式如下：

其中，P

在一具体实施例中，储能装置的容量上限E

其中，E

在步骤S4中，所述若所述并网功率偏差超过储能装置的动态可用容量，则储能装置根据最大限制功率执行调频动作，包括：

分别计算当ΔP

当ΔP

当ΔP

图4是本发明实施例提供的发电厂储能装置联合调频控制系统的结构框图，如图4所示，本实施例提供一种发电厂储能装置联合调频控制系统，所述发电厂储能装置联合调频控制系统包括发电厂储能装置调频控制系统，所述发电厂储能装置联合调频控制系统还包括：

发电厂机组，用于机组发电，以向并网点出力；以及

自动发电控制模型，用于向发电厂机组以及发电厂储能装置调频控制系统下发自动发电控制指令。

在一具体实施例中，发电厂储能装置调频控制系统分别与发电厂机组以及自动发电控制模型连接。用于接收发电厂机组的现场运行数据以及自动发电控制模型输出的AGC指令。

在一具体实施例中，发电厂储能装置调频控制系统包括计算模块，用于根据发电厂运行数据与自动发电控制指令计算并网功率偏差，计算储能装置的动态可用容量以及根据动态可用容量计算最大限制功率；第一判断模块，用于根据所述并网功率偏差判断储能装置是否需要执行调频动作；第二判断模块，用于储能装置需要执行调频动作在确定储能装置需要执行调频动作时，判断所述并网功率偏差是否超过储能装置的动态可用容量，若所述并网功率偏差超过储能装置的动态可用容量，则储能装置根据最大限制功率执行调频动作；其中，所述最大限制功率由动态可用容量确定；若所述并网功率偏差未超过储能装置的动态可用容量，则储能装置根据所述功率偏差执行调频动作；储能装置，用于根据动态可用容量执行调频动作或根据所述功率偏差执行调频动作。

本发明实施方式还提供一种计算机设备，包括：存储器、处理器以及计算机程序，该计算机程序存储在存储器中，并被配置为由处理器执行以实现上述的种发电厂储能装置调频控制方法。

本发明实施方式还提供一种机器可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述的种发电厂储能装置调频控制方法。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。