本發(fā)明涉及新能源電力系統(tǒng)儲(chǔ)能領(lǐng)域，具體而言，涉及一種可重構(gòu)儲(chǔ)能輔助火電機(jī)組調(diào)頻系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

1、發(fā)電機(jī)組采用自動(dòng)發(fā)電控制(automatic?generation?control，agc)，響應(yīng)調(diào)度指令，參與電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)，是保障電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行的重要支撐。新能源的大規(guī)模并網(wǎng)降低了電力系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定性，導(dǎo)致調(diào)頻需求激增。作為主要調(diào)頻電源的火電機(jī)組，自身慣性和延遲較大，響應(yīng)agc指令時(shí)有反應(yīng)速度慢、設(shè)備磨損大，調(diào)節(jié)偏差大的問題，同時(shí)，頻繁的調(diào)節(jié)會(huì)縮短機(jī)組設(shè)備壽命，提高運(yùn)行成本。電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)具有快速、雙向功率調(diào)節(jié)能力，采用電化學(xué)儲(chǔ)能輔助機(jī)組調(diào)頻，可以糾正火電機(jī)組發(fā)電量和需求量之間的偏差，提升系統(tǒng)調(diào)頻性能，改善電網(wǎng)電能質(zhì)量。

2、儲(chǔ)能輔助調(diào)頻過程中，儲(chǔ)能單元soc需保持在50％左右，即處于可充可放狀態(tài)，有助于應(yīng)對(duì)agc指令的連續(xù)上調(diào)或連續(xù)下調(diào)。實(shí)際應(yīng)用中，由于傳統(tǒng)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)采用固定串并聯(lián)的方式連接，會(huì)因電池單體的差異性，造成整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能取決于性能最差的電池單體，導(dǎo)致各儲(chǔ)能單元實(shí)際容量差異，易出現(xiàn)soc偏差，導(dǎo)致調(diào)節(jié)過程中部分儲(chǔ)能單元soc易超過充電上限或放電下限，使得儲(chǔ)能系統(tǒng)不能充分發(fā)揮其調(diào)頻能力。故而，研究如何避免電池單體差異性對(duì)整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的影響，進(jìn)而提高儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻能力，具有重要意義。

3、在專利cn112865152a中，提及一種維持電池soc的儲(chǔ)能-機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻控制方法，所述方法包括：步驟s1、實(shí)時(shí)讀取火電機(jī)組狀態(tài)、agc指令和儲(chǔ)能系統(tǒng)狀態(tài)；步驟s2、當(dāng)檢測(cè)到agc指令更新后，根據(jù)火電機(jī)組和儲(chǔ)能系統(tǒng)各自的運(yùn)行信息判斷火電機(jī)組和儲(chǔ)能系統(tǒng)各自的運(yùn)行狀態(tài)是否正常；如果正常，記錄agc指令的大小，機(jī)組負(fù)荷的大小，儲(chǔ)能系統(tǒng)出力的大小，讀取火電機(jī)組的信息；如果不正常，儲(chǔ)能系統(tǒng)停止運(yùn)行；步驟s3、如果agc指令-機(jī)組負(fù)荷的絕對(duì)值＞pmax，從檢測(cè)到agc指令變化開始，在當(dāng)前火電機(jī)組加儲(chǔ)能系統(tǒng)聯(lián)合出力基礎(chǔ)上立刻出死區(qū)pd，保持u1秒，然后以pvmw/min速率升高或者降低，直到與agc指令相等，得到理論指令；如果agc指令減機(jī)組負(fù)荷的絕對(duì)值≤pmax，從檢測(cè)到agc指令變化開始，理論指令等于agc指令；步驟s4、將所述步驟s3的理論指令加一次調(diào)頻指令與機(jī)組實(shí)際負(fù)荷相減，相減后的差作為儲(chǔ)能指令下放給儲(chǔ)能系統(tǒng)；步驟s5、儲(chǔ)能系統(tǒng)根據(jù)所述步驟s4的儲(chǔ)能指令執(zhí)行充電或放電操作。能夠解決火電機(jī)組agc調(diào)頻性能指標(biāo)低的問題，提高綜合調(diào)頻指標(biāo)；但是仍未能夠避免不同電池單體之間的差異性，且儲(chǔ)能系統(tǒng)的調(diào)頻方式較為復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種可重構(gòu)儲(chǔ)能輔助火電機(jī)組調(diào)頻系統(tǒng)及控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的由于傳統(tǒng)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中采用固定串并聯(lián)的方式進(jìn)行連接，使得電池單體的差異性對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的調(diào)頻能力產(chǎn)生較大的影響，進(jìn)而降低儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻的靈活度和穩(wěn)定度的問題；以此達(dá)到能夠優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)各組件的連接方式，提高儲(chǔ)能單元或各電池組之間的均衡，使儲(chǔ)能系統(tǒng)soc、各電池組soc長(zhǎng)時(shí)間保持在50％左右，提高儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)agc連續(xù)上調(diào)或連續(xù)下調(diào)指令的響應(yīng)能力；避免電池單體的差異性對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻的影響，提高系統(tǒng)調(diào)頻的靈活度，簡(jiǎn)化系統(tǒng)調(diào)頻的復(fù)雜度，提高系統(tǒng)調(diào)頻的穩(wěn)定性和安全性，進(jìn)而極大程度的提升系統(tǒng)調(diào)頻能力。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明涉及的一種可重構(gòu)儲(chǔ)能輔助火電機(jī)組調(diào)頻系統(tǒng)及控制方法，所述一種可重構(gòu)儲(chǔ)能輔助火電機(jī)組調(diào)頻系統(tǒng)，包括可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)、火電廠控制系統(tǒng)和調(diào)度機(jī)構(gòu)，可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)通過火電廠控制系統(tǒng)與調(diào)度機(jī)構(gòu)通信連接；可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)包括可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)、功率轉(zhuǎn)換設(shè)備和協(xié)調(diào)控制模塊；可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)一端通過功率轉(zhuǎn)換設(shè)備與電網(wǎng)連接，可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)另一端與協(xié)調(diào)控制模塊通信連接，協(xié)調(diào)控制模塊通過火電廠控制系統(tǒng)與調(diào)度機(jī)構(gòu)連接。

4、進(jìn)一步，火電廠控制系統(tǒng)包括火電機(jī)組、集散控制系統(tǒng)dcs和遠(yuǎn)程控制終端rtu；火電機(jī)組一端與電網(wǎng)連接，火電機(jī)組另一端與集散控制系統(tǒng)dcs通信連接，集散控制系統(tǒng)dcs分別與遠(yuǎn)程控制終端rtu、協(xié)調(diào)控制模塊通信連接，遠(yuǎn)程控制終端rtu分別與調(diào)度機(jī)構(gòu)、協(xié)調(diào)控制模塊通信連接。

5、進(jìn)一步，調(diào)度機(jī)構(gòu)包括自動(dòng)發(fā)電控制agc，自動(dòng)發(fā)電控制agc與遠(yuǎn)程控制終端rtu雙向通信連接。

6、進(jìn)一步，可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)包括電池組、控制開關(guān)、旁路開關(guān)，每個(gè)電池組一端通過控制開關(guān)與旁路開關(guān)一端連接，每個(gè)電池組另一端與旁路開關(guān)另一端連接。

7、進(jìn)一步，電池組、控制開關(guān)、旁路開關(guān)均設(shè)置n個(gè)，n為正整數(shù)。

8、一種可重構(gòu)儲(chǔ)能輔助火電機(jī)組調(diào)頻控制方法，所述方法應(yīng)用于所述的一種可重構(gòu)儲(chǔ)能輔助火電機(jī)組調(diào)頻系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：

9、步驟一、火電廠控制系統(tǒng)內(nèi)的集散控制系統(tǒng)dcs分別采集自動(dòng)發(fā)電控制agc下發(fā)的agc指令數(shù)據(jù)、火電機(jī)組的機(jī)組運(yùn)行功率數(shù)據(jù)；

10、步驟二、火電廠控制系統(tǒng)內(nèi)的遠(yuǎn)程控制終端rtu根據(jù)agc指令數(shù)據(jù)所屬時(shí)段，結(jié)合可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)的可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)的soc狀態(tài)，生成儲(chǔ)能總目標(biāo)功率；

11、步驟三、可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)基于soc均衡算法，將儲(chǔ)能總目標(biāo)功率分解為各個(gè)可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)功率；

12、步驟四、可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)根據(jù)重構(gòu)策略，控制電池組接入可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間片，實(shí)現(xiàn)充放電控制和soc均衡。

13、進(jìn)一步，步驟二包括：

14、步驟s21：可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)接收到自動(dòng)發(fā)電控制agc下發(fā)的agc指令后，將當(dāng)前時(shí)段的agc指令數(shù)據(jù)，與上一時(shí)段的agc指令數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，判斷是否絕對(duì)差值超出響應(yīng)死區(qū)？是，當(dāng)前接收到的agc指令數(shù)據(jù)為新指令，進(jìn)入響應(yīng)期；執(zhí)行步驟s22；否，返回步驟一；

15、步驟s22：進(jìn)入響應(yīng)期后，可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)按照agc指令數(shù)據(jù)的范圍，輸出一定的儲(chǔ)能出力跳出響應(yīng)動(dòng)作死區(qū)，并維持預(yù)設(shè)時(shí)間t，進(jìn)入爬坡期；

16、步驟s23：進(jìn)入爬坡期后，進(jìn)行調(diào)節(jié)速率的計(jì)算；并判斷是否agc指令數(shù)據(jù)中的合并功率＜儲(chǔ)能的50％的額定功率，是，按差值響應(yīng)，機(jī)組爬坡完成后，進(jìn)入穩(wěn)定期，執(zhí)行步驟s24；否，按步進(jìn)響應(yīng)，機(jī)組爬坡完成后，進(jìn)入穩(wěn)定期，執(zhí)行步驟s24；

17、步驟s24：在穩(wěn)定期時(shí)，可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)持續(xù)調(diào)節(jié)火電機(jī)組的機(jī)組出力；計(jì)算儲(chǔ)能總目標(biāo)功率；并進(jìn)入非考核期。

18、步驟s25：在非考核期內(nèi)，判斷可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)的soc是否高于預(yù)設(shè)值，是，可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)以預(yù)設(shè)放電功率進(jìn)行放電；否，可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)以預(yù)設(shè)充電功率進(jìn)行充電。

19、進(jìn)一步，步驟三包括：

20、步驟s31：根據(jù)各個(gè)可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，獲取各可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)的最大可充電流、最大可放電流后，分別通過第一公式、第二公式計(jì)算得到可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)總充電功率限值pc-lmt、可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)總放電功率限值pd-lmt；

21、步驟s32：估算各個(gè)可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)中個(gè)電池組的soc，從而獲得各個(gè)可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)的soc；

22、步驟s33：在充電時(shí)，根據(jù)可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)的目標(biāo)充電功率pc-agc與各個(gè)可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)的充電功率限值之和之間的關(guān)系，進(jìn)行功率分配；

23、步驟s34：在放電時(shí)，根據(jù)可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)的目標(biāo)放電功率pd-agc與各個(gè)可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)的放電功率限值之和之間的關(guān)系，進(jìn)行功率分配；

24、步驟s35：各個(gè)可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)根據(jù)重構(gòu)策略，將各個(gè)電池組在不同時(shí)間片內(nèi)放入到可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)充放電功率控制和各個(gè)電池組的soc均衡調(diào)節(jié)。

25、進(jìn)一步，步驟s31中，第一公式為：

26、

27、其中，pci-lmt為第i個(gè)電池網(wǎng)絡(luò)的充電功率限值；pc1-lmt為第1個(gè)電池網(wǎng)絡(luò)的充電功率限值；pc2-lmt為第2個(gè)電池網(wǎng)絡(luò)的充電功率限值；pcn-lmt為第n個(gè)電池網(wǎng)絡(luò)的充電功率限值。

28、進(jìn)一步，步驟s31中，第二公式為：

29、

30、其中，pdi-lmt為第i個(gè)電池網(wǎng)絡(luò)的放電功率限值；pd1-lmt為第1個(gè)電池網(wǎng)絡(luò)的放電功率限值；pd2-lmt為第2個(gè)電池網(wǎng)絡(luò)的放電功率限值；pdn-lmt為第n個(gè)電池網(wǎng)絡(luò)的放電功率限值。

31、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的一種可重構(gòu)儲(chǔ)能輔助火電機(jī)組調(diào)頻系統(tǒng)及控制方法，具有以下有益效果：

32、通過所述系統(tǒng)和方法的設(shè)置，能夠優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)各組件的連接方式，提高儲(chǔ)能單元/各電池組之間的均衡，使儲(chǔ)能系統(tǒng)soc、各電池組soc長(zhǎng)時(shí)間保持在50％左右，提高儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)agc連續(xù)上調(diào)或連續(xù)下調(diào)指令的響應(yīng)能力；避免電池單體的差異性對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻的影響，提高系統(tǒng)調(diào)頻的靈活度，簡(jiǎn)化系統(tǒng)調(diào)頻的復(fù)雜度，提高系統(tǒng)調(diào)頻的穩(wěn)定性和安全性，進(jìn)而極大程度的提升系統(tǒng)調(diào)頻能力。