本发明涉及电网调频技术领域，尤其涉及一种对电网进行调频的方法、装置和系统。
背景技术：
出于保证电网频率稳定在额定范围之内的目的，需要对发电厂输入至电网的功率进行调整，通常包括一次功率调整和一次功率调整。
其中，一次功率调整指的是当出现变化幅度小、周期短、偶然性的负荷波动时，利用发电机组原动机的调速器，对发电机组输出的功率进行的调整，使得原动机输出的机械功率能够跟上负荷的变化。
二次功率调整指的当出现变化幅度较大、周期较长的负荷波动时，利用发电机组原动机的调频器，对发电机组输出的功率进行的调整，使得原动机输出的机械功率能够跟上负荷的变化。
现有技术中，一次功率调整由发电机组的deh系统负责；二次功率调整则由agc系统负责。具体地，一次功率调整由机组的一次调频功能完成，它采用反映电网频率变化的转速差值产生控制信号，直接调整机组的deh(digitalelectrichydrauliccontrolsystem)，有较快的调节速度。
在电网实际运行中，必须协调好功率调整方式。如果电网中没有一次功率调整功能，或投入不够，将不利于电网频率稳定，而且会增加agc的调节负担。
agc功能投运的好坏，与agc控制逻辑、通信系统、机组自动控制系统、机组一次设备、运行方式、煤质等因素具有密切的关系。
目前电网主要对电厂实施单台机组的agc负荷调度，且调度中心给定负荷曲线和agc给定负荷曲线存在较大差异，投入agc后又不能在调度允许的范围内调整负荷(一般电厂将agc调节死区设置较大，这样在死区内agc不做调节，造成调度中心的调度指令不能产生机组负荷的调节动作)，发电厂存在负荷调整误差较大的问题，不利于实现发电厂经济利益最大化。再者，agc给定负荷升降速率快、电厂发电机组出力调整慢、冲击负荷容量大，要使电厂发电机组达到较高的调节效果，必须要有一套调节精度及速率快的辅助设备第一时间进行出力的调节。
技术实现要素：
(一)发明目的
本发明的目的是提供一种对电网进行调频的方法和系统。
(二)技术方案
为解决上述问题，根据本发明的一方面，提供了一种对电网进行调频的方法，包括：获取需求电负荷数据；基于所述需求电负荷数据对发电负荷的可调速率设置上限值和下限值；根据发电负荷的可调速率的上限值和下限值，计算当前电网对电厂的需求电负荷数据与电厂的实时发电量的偏差；判断所述偏差是否等于预设偏差值；若所述偏差不等于所述预设偏差值，则判定电厂需要调整发电负荷；根据所述偏差与预设偏差值的比对结果，选择调整发电负荷的调整策略，并将选择的调整策略发送至功率调节器。
根据本发明的另一方面，提供了一种对电网进行调频的控制装置，系统包括获取模块，用于获取需求电负荷数据；参数设置模块，基于所述需求电负荷数据对发电负荷的可调速率设置上限值和下限值；偏差计算模块，根据发电负荷的可调速率的上限值和下限值，计算当前电网对电厂的需求电负荷数据与电厂的实时发电量的偏差；判断模块，判断所述偏差是否等于预设偏差值；若所述偏差不等于所述预设偏差值，则判定电厂需要调整发电负荷，并向调整策略选择模块发送开始选择指令；调整策略选择模块，根据所述偏差与预设偏差值的比对结果，选择调整发电负荷的调整策略，并将选择的调整策略发送至功率调节器。所述的调整策略包括：外部辅助调频设备调整策略和发电机组调整策略；
若所述偏差小于预设偏差范围，则选择外部辅助调频设备调整策略，所述外部辅助调频设备调整策略包括：操作蓄电池充放电或电极锅炉、电压缩制冷机组或电解制氢槽的耗电负荷变化来满足负荷偏差调整需求，并且保持汽轮机和锅炉负荷不变；
若所述偏差大于预设偏差范围，则优先选择外部辅助调频设备调整策略，如果所述外部辅助调频设备调整策略满足不了负荷偏差调整需求，则补充发电机组调整策略，来满足所述负荷偏差调整需求。
根据本发明的又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述对电网进行调频的方法的步骤。
根据本发明的又一方面，提供了一种对电网进行调频的系统，包括：发电机组和外部辅助调频设备；还包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上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程序时实现上述对电网进行调频的方法的步骤。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
1)使得agc系统能够直接控制外部辅助调频设备(蓄电池、电锅炉、电解槽等)，使得电网的调峰调频有其明显的优势：调峰范围增大且大幅度变负荷速度快，且机组的稳定性也很好。
2)克服传统agc调度负荷的局限性，力争在调度的允许负荷规则下，依据机组的最佳经济负荷点长时间温度运行，负荷的短时间调频波动或长时间调峰变化，由机组外部辅助调峰调频设备来响应。
3)经逻辑改进优化及新型设备采用后，一次调频和agc的调节品质明显提高，能够获得了电网的调峰调频等辅助服务的奖励或补偿。
附图说明
图1是本发明提供的对电网进行调频的方法的第一实施例步骤流程图；
图2为常见的频差函数；
其中，图2(a)为无死区的线性调频频差函数；
图2(b)为具有死区的频差函数；
图2(c)为具有阶跃响应的频差函数；
图3是本发明提供的对电网进行调频的方法的第二实施例步骤流程图；
图4是本发明提供的对电网进行调频的系统的第一实施例模块示意图；
图5是本发明提供的对电网进行调频的系统的第二实施例模块示意图；
图6是本发明提供的计算机设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在对本发明的技术方案进行说明之前，首先对本发明中涉及到的名称进行解释：
名词一：deh，英文全称digitalelectrichydrauliccontrolsystem。中文名称为数字电液控制系统，用于通过电驱动油动机来控制阀门的开度。deh专门用来调节汽轮机的转速。
名词二：dcs，英文全称distributedcontrolsystem。中文名称为集散控制系统，又称分布式控制系统。该系统通过少数上位机(服务器)和大量下位机(子控制器)实现对设备群的联合控制，每个子控制器只控制一部分设备。所有子控制器的运行均受到上位机监控，操作员可以通过服务器监控所有控制器的运行状态。
名词三：agc，英文全称automaticgenerationcontrol。中文名称为自动发电控制系统。该系统用于按电网调度中心的控制目标将指令发送给有关发电厂或发电机组，通过电厂或发电机组的自动控制调节装置，实现对发电机功率的自动控制。
图1是本发明提供的对电网进行调频的方法的第一实施例步骤流程图。
如图1所示，本实施方式提供的对电网进行调频的方法，在本实施例中，以下方法可以部署在dcs系统中，本实施例方法包括以下步骤s1-s5：
s1，获取需求电负荷数据。
本步骤中，需求电负荷数据为当前电网电厂的需求电荷数据。
获取需求电负荷数据包括：获取agc系统发送的需求电负荷数据；或获取操作人员基于人机交互系统向dcs系统输入需求电负荷数据。
s2，基于需求电负荷数据对发电负荷的可调速率设置上限值和下限值。
s3，根据发电负荷的可调速率的上限值和下限值，计算当前电网对电厂的需求电负荷数据与电厂的实时发电量的偏差。
图2为常见的频差函数。其中，图2(a)为无死区的线性调频频差函数。图2(b)为具有死区的频差函数。图2(c)为具有阶跃响应的频差函数。
国内大多数厂家生产的电调多采用图2(b)所示的频差函数对电网频率进行调节。国内少数厂家采用图2(c)所示的频差函数对电网频率进行调节。
机组一次调频存在频率调节死区，是特指系统在额定转速附近对转速的不灵敏区。为了在电网周波变化较小的情况下，提高机组运行的稳定性，一般在电调系统设置有频率死区。
根据我国的具体情况，采用图2(b)的频差函数作为调节电网频率的方法，并将频率死区设为±2r/min(±0.034hz)较为合适。主要考虑如下：
1)电网频率偏移50±0.034hz开始调整，距地区电网要求的50±0.1hz还有较大裕量；
2)火电机组负荷调整精度低，小范围调整负荷准确性差，允许有一定的偏差；
3)转速测量、频率测量数据存在一定的误差和不确定性，设置死区可避开；
4)减少机组不必要的负荷波动。
s4，判断偏差是否等于预设偏差值。若偏差不等于预设偏差值，则判定电厂需要调整发电负荷。
s5，根据偏差与预设偏差值的比对结果，选择调整发电负荷的调整策略，并将选择的调整策略发送至功率调节器。
在本步骤中，根据偏差与预设偏差值的比对结果，选择调整发电负荷的调整策略包括：若偏差小于预设偏差范围，则选择外部辅助调频设备调整策略，所述外部辅助调频设备调整策略包括：操作蓄电池充放电或电极锅炉、电压缩制冷机组或电解制氢槽的耗电负荷变化来响应发电负荷偏差，并且保持汽轮机和锅炉负荷不变。若偏差大于预设偏差范围，则优先选择外部辅助调频设备调整策略，如果所述外部辅助调频设备调整策略满足不了负荷偏差调整需求，则补充发电机组调整策略，来满足所述负荷偏差调整需求。
发电机机组调整策略以下策略中的一种或多种的组合：调整汽机进汽量、锅炉燃料的供给量、调整风量、调节给水量、调整供热抽汽量、调整汽机旁路流量。其中，调整锅炉燃料的供给量包括调整磨煤机的驱动装置的驱动力；调整风量包括调整一次风机和/或二次风机的转速控制可挡板开度；调节给水量包括调整给水泵变频转速变化和给水泵再循环流量。
外部辅助调频设备包括：蓄电池、电锅炉、电解制氢设备、电压缩机。其中，蓄电池分别与发电机机组和电网电连接，用于存储发电机机组产生的电能，还用于向电网输送电能。电锅炉与发电机机组电连接，用于消耗发电机机组产生的电能。电解制氢设备与发电机机组电连接，用于消耗发电机机组产生的电能。电压缩机与发电机机组电连接，用于消耗发电机机组产生的电能。
外部辅助调频设备调整策略包括以下策略中的一种或多种的组合：调整蓄电池向电网输出或输入的电量；调整电锅炉的耗电负荷；调整电压缩机的耗电负荷；调整电解制氢槽的耗电负荷。
图3是本发明提供的对电网进行调频的方法的第二实施例步骤流程图。
如图3所示，本实施方式提供的对电网进行调频的方法，包括以下步骤s101-s105：
s101，获取需求电负荷数据。
本步骤中，需求电负荷数据为当前电网电厂的需求电荷数据。
获取需求电负荷数据包括：获取agc系统发送的需求电负荷数据；或获取操作人员基于人机交互系统向dcs系统输入需求电负荷数据。
s102，基于需求电负荷数据对发电负荷的可调速率设置上限值和下限值。
s103，在接收到一次调频指令时，根据发电机机组的转速调整发电负荷。
s104，根据发电负荷的调节变化速率的上限值和下限值以及根据发电机机组的转速调整后的发电负荷，计算当前电网对电厂的需求电负荷数据与电厂的实时发电量的偏差。
s105，判断偏差是否等于预设偏差值,若偏差不等于预设偏差值，则判定电厂需要调整发电负荷。
s106，根据偏差与预设偏差值的比对结果，选择调整发电负荷的调整策略，并将选择的调整策略发送至功率调节器。
在本步骤中，根据偏差与预设偏差值的比对结果，选择调整发电负荷的调整策略包括：若偏差小于预设偏差范围，则选择外部辅助调频设备调整策略，所述外部辅助调频设备调整策略包括：操作蓄电池充放电或电极锅炉、电压缩制冷机组或电解制氢槽的耗电负荷变化来响应发电负荷偏差，并且保持汽轮机和锅炉负荷不变。若偏差大于预设偏差范围，则优先选择外部辅助调频设备调整策略，如果所述外部辅助调频设备调整策略满足不了负荷偏差调整需求，则补充发电机组调整策略，来满足所述负荷偏差调整需求。
发电机机组调整策略以下策略中的一种或多种的组合：调整燃料的供给量、调整风量、调节给水量。其中，调整燃料的供给量包括调整磨煤机的驱动装置的驱动力；调整风量包括调整一次风机和/或二次风机的转速控制可挡板开度；调节给水量包括调整给水泵变频转速变化和给水泵再循环流量。
外部辅助调频设备包括：蓄电池、电锅炉、电解制氢设备、电压缩机。其中，蓄电池分别与发电机机组和电网电连接，用于存储发电机机组产生的电能，还用于向电网输送电能。电锅炉与发电机机组电连接，用于消耗发电机机组产生的电能。电解制氢设备与发电机机组电连接，用于消耗发电机机组产生的电能。电压缩机与发电机机组电连接，用于消耗发电机机组产生的电能。
外部辅助调频设备调整策略包括以下策略中的一种或多种的组合：调整蓄电池向电网输出或输入的电量；调整电锅炉的耗电负荷；调整电压缩机的耗电负荷；调整电解制氢槽的耗电负荷。
图4是本发明提供的对电网进行调频的系统的第一实施例模块示意图。
如图4所示，在本实施例中，对电网进行调频的系统包括：获取模块、参数设置模块、偏差计算模块、判断模块和调整策略选择模块。
其中，获取模块，用于获取需求电负荷数据。
参数设置模块，基于需求电负荷数据对发电负荷的可调速率设置上限值和下限值。
偏差计算模块，根据发电负荷的可调速率的上限值和下限值，计算当前电网对电厂的需求电负荷数据与电厂的实时发电量的偏差。
判断模块，判断偏差是否等于预设偏差值。若偏差不等于预设偏差值，则判定电厂需要调整发电负荷，并向调整策略选择模块发送开始选择指令。
调整策略选择模块，根据偏差与预设偏差值的比对结果，选择调整发电负荷的调整策略，并将选择的调整策略发送至功率调节器。
在本步骤中，根据偏差与预设偏差值的比对结果，选择调整发电负荷的调整策略包括：若偏差小于预设偏差范围，则选择发电机机组调整策略。若偏差大于预设偏差范围，则选择外部辅助调频设备调整策略。
发电机机组调整策略以下策略中的一种或多种的组合：调整汽机进汽量、锅炉燃料的供给量、调整风量、调节给水量、调整供热抽汽量、调整汽机旁路流量。其中，调整锅炉燃料的供给量包括调整磨煤机的驱动装置的驱动力；调整风量包括调整一次风机和/或二次风机的转速控制可挡板开度；调节给水量包括调整给水泵变频转速变化和给水泵再循环流量。
外部辅助调频设备包括：蓄电池、电锅炉、电解制氢设备、电压缩机。其中，蓄电池分别与发电机机组和电网电连接，用于存储发电机机组产生的电能，还用于向电网输送电能。电锅炉与发电机机组电连接，用于消耗发电机机组产生的电能。电解制氢设备与发电机机组电连接，用于消耗发电机机组产生的电能。电压缩机与发电机机组电连接，用于消耗发电机机组产生的电能。
外部辅助调频设备调整策略包括以下策略中的一种或多种的组合：调整蓄电池向电网输出或输入的电量；调整电锅炉的耗电负荷；调整电压缩机的耗电负荷；调整电解制氢槽的耗电负荷。
图5是本发明提供的对电网进行调频的系统的第二实施例模块示意图。
如图5所示，在本发明实施方式中，对电网进行调频的系统，包括：获取模块、参数设置模块、发电负荷调整模块、偏差计算模块、判断模块和调整策略选择模块。
其中，获取模块，用于获取需求电负荷数据。
参数设置模块，基于需求电负荷数据对发电负荷的可调速率设置上限值和下限值，并将设置后的上限值和下限值发送给偏差计算模块。
发电负荷调整模块，用于在接收到一次调频指令时，根据发电机机组的转速调整发电负荷，并将调整后的发电负荷发送给偏差计算模块。
偏差计算模块，根据发电负荷的调节变化速率的上限值和下限值以及根据发电机机组的转速调整后的发电负荷，计算当前电网对电厂的需求电负荷数据与电厂的实时发电量的偏差。
判断模块，判断偏差是否等于预设偏差值。若偏差不等于预设偏差值，则判定电厂需要调整发电负荷，并向调整策略选择模块发送开始选择指令。
调整策略选择模块，根据偏差与预设偏差值的比对结果，选择调整发电负荷的调整策略，并将选择的调整策略发送至功率调节器。
在本步骤中，根据偏差与预设偏差值的比对结果，选择调整发电负荷的调整策略包括：若偏差小于预设偏差范围，则选择外部辅助调频设备调整策略，所述外部辅助调频设备调整策略包括：操作蓄电池充放电或电极锅炉、电压缩制冷机组或电解制氢槽的耗电负荷变化来响应发电负荷偏差，并且保持汽轮机和锅炉负荷不变。若偏差大于预设偏差范围，则优先选择外部辅助调频设备调整策略，如果所述外部辅助调频设备调整策略满足不了负荷偏差调整需求，则补充发电机组调整策略，来满足所述负荷偏差调整需求。
发电机机组调整策略以下策略中的一种或多种的组合：调整汽机进汽量、锅炉燃料的供给量、调整风量、调节给水量、调整供热抽汽量、调整汽机旁路流量。其中，调整锅炉燃料的供给量包括调整磨煤机的驱动装置的驱动力；调整风量包括调整一次风机和/或二次风机的转速控制可挡板开度；调节给水量包括调整给水泵变频转速变化和给水泵再循环流量。
外部辅助调频设备包括：蓄电池、电锅炉、电解制氢设备、电压缩机。其中，蓄电池分别与发电机机组和电网电连接，用于存储发电机机组产生的电能，还用于向电网输送电能。电锅炉与发电机机组电连接，用于消耗发电机机组产生的电能。电解制氢设备与发电机机组电连接，用于消耗发电机机组产生的电能。电压缩机与发电机机组电连接，用于消耗发电机机组产生的电能。
外部辅助调频设备调整策略包括以下策略中的一种或多种的组合：调整蓄电池向电网输出或输入的电量；调整电锅炉的耗电负荷；调整电压缩机的耗电负荷；调整电解制氢槽的耗电负荷。
图6是本发明提供的计算机设备的硬件结构示意图。
如图6所示，在本发明实施例中，一种计算机设备，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述对电网进行调频的方法的步骤。
本领域技术人员可以理解，图6中示出的计算机设备的结构并不构成对本发明实施例的限定，它既可以是总线形结构，也可以是星型结构，还可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
处理器可以由集成电路(integratedcircuit，简称ic)组成，例如可以由单颗封装的ic所组成，也可以由连接多颗相同功能或不同功能的封装ic而组成。举例来说，处理器可以仅包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)，也可以是cpu、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，简称dsp)、图形处理器(graphicprocessingunit，简称gpu)及各种控制芯片的组合。在本发明实施方式中，cpu可以是单运算核心，也可以包括多运算核心。
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机课执行程序以及模块，如本申请实施例中的......系统对应的程序模块(例如，附图5所示的获取模块、参数设置模块、偏差计算模块、判断模块和调整策略选择模块。)处理器通过运行存储在存储器的非暂态软件程序以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述对电网进行调频的方法实施例的处理方法。
存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；在本发明实施例中，操作系统可以是linux系统、android系统、ios系统或windows操作系统等等。存储数据区可存储依据对电网进行调频的系统的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或者其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器。上述网络的实施例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
本实施方式中，发电机组和外部辅助调频设备参与机组快速升降负荷满足电网调频需求，当电网调频需要机组快速增加负荷时，通过增加汽机进汽量、蓄电池放电、减少电锅炉、电压缩制冷机组或电解制氢槽的耗电负荷实现；当电网调频需要机组快速减小负荷时，通过减小汽机进汽量、蓄电池充电、增加电锅炉、电压缩制冷机组或电解制氢槽的耗电负荷实现。
本发明通过增加了外部辅助调频设备，提高参数响应的快速性和稳定性入手，同时也在dcs控制逻辑里设定优先级，控制电厂内外部辅助调峰调频设备进行精确的负荷调整，当调节负荷(速率)较大时，则使用dcs所带的协调控制系统，依托机组主辅设备进行负荷调整；当机组调整负荷容量较小时，则可利用蓄电池、电锅炉、电压缩机或电解制氢槽耗电进行降负荷调峰调频，减少主辅设备的调节频次，确保机组运行稳定，也可以满足机组调节的速率和品质。
特别注意的是在机组投入一次调频和agc功能时，经常会出现agc的负荷指令变化方向和一次调频要求的负荷指令变化方向不一致的情况。输出调节由于对一次调频不正确动作的考核严于对agc调节精度与速度的考核，所以在agc的负荷指令变化方向和一次调频要求的负荷指令变化方向不一致时，应限制agc指令的调节，优先满足一次调频的控制需要。修改调频功率曲线，在频差超过死区的较小范围内，适当增大调频功率增量，使调频功率曲线初期较陡。提高频差小幅度波动时，一次调频的动作幅度，避免被agc调节所“淹没”，从而提高一次调频正确动作率。
同时，改变原来一次调频完全依靠机组调速deh系统满足调频需求，而代由具有快速响应特性的快速充放电的蓄热池，或可快速升降负荷的电极锅炉、电解制氢槽等外部设备满足一次调频需求，从而减小机组汽机调速系统动作幅度和次数，使机组本身尽量长时间运行在一个稳定负荷，从而延长三大主机的使用寿命。通过外部辅助调频设备参与一次调频，也可以避免采用调门动作、高低加抽汽量调节或投切、凝结水节流等运行难度较高，对机组寿命或运行安全具有负面影响的机组一次调频措施。
同时保证重要表计及信号通道校验，信号同源，使agc控制用功率信号和网调考核用功率信号同源，同时从测量表计到信号通道进行精确校验、标定，保证信号准确上传到电网，最大限度的减小因信号精度造成的误差。
通过运算后的控制逻辑对外部辅助调峰调频设备进行精确的负荷调整控制。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。