一种用于大型物理储能发电协调控制的预测方法及系统与流程

本发明涉及预测控制，尤其涉及一种用于大型物理储能发电协调控制的预测方法及系统。

背景技术：

1、300mw级非补燃压缩空气储能电站储能领域战略布局的重要一环，其建成投产的意义十分重大。项目一般采用以dcs为基础的集中控制方式，常规dcs基本功能包括设备信号输入输出的数据采集，实现压缩空气储能电站的联锁保护、顺序控制、显示报警等功能，未设计智能运行、智能预警、智能控制等功能，且需要大量的运行人员参与设备的监控操作，不利于生产效率的提高，也不符合智能电厂的理念。

2、现代控制理论基础是精确的对象参数模型，而工业过程往往具有非线性、时变性、强耦合和不确定性等特点，很难得到精确的数学模型，因而控制效果将显著降低。面对理论与实际应用之间的不协调，模型预测控制(model predictive control，简称预测控制)从工业过程控制的特点与需求出发，探索各种对模型精度要求不高而同样能实现高质量控制的方法。预测控制的本质，是模型预测控制求解一个开环最优控制问题，其思想与具体的模型无关，但是实现则与模型有关。

3、预测控制技术已经有大量成功应用的工业案例预测控制与其他先进控制策略的结合也更加紧密，是一种极具工业应用前景的控制策略。通过研究及应用基于预测控制等先进控制技术的大型物理储能发电协调控制控制系统，对储能发电机组自动调节系统进行合理的逻辑优化调整试验，验证先进系统的现场应用效果。在保证机组运行稳定的基础上，实现机组级的无人(少人)值守，提升主要自动调节系统调节品质，同时满足电网对机组agc的考核需要，对发电企业的稳定、经济运行具有重大意义。

4、另外，发电机组重点、难点的控制对象，大部分具有大滞后特性，采用传统pid的预测工作，往往在出现控制偏差时才重新计算控制指令，导致预测滞后以及不准确。

5、因此，有必要研究一种用于大型物理储能发电协调控制的预测方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种用于大型物理储能发电协调控制的预测方法及系统，能够保证控制系统与机组实际情况尽可能匹配，获取最佳的运行性能。

2、一方面，本发明提供一方面，本发明提供一种用于大型物理储能发电协调控制的预测方法，所述用于大型物理储能发电协调控制的预测方法包括：

3、步骤101，根据压缩机油箱内的液位传感器，采集油箱液位历史数据；

4、步骤201，对历史数据进行分析，预设异常数据剔除规则，剔除历史数据中的异常数据，得到优选历史数据；

5、步骤301，定义预警规则，包括超限预警规则、死点预警规则、振荡预警规则、速率预警规则，并根据优选历史数据分析各规则参数值；

6、步骤401，采集当前时刻及前t时刻油箱液位数据，根据预警规则判断当前压缩机油箱的状态；

7、其中，t为预设时间段，t>0。

8、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤101中；

9、所述压缩机油箱内的液位传感器采集油箱内的压缩机用油液位数据；

10、所述采集油箱液位历史数据为压缩机运行过往一年的历史数据。

11、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤102中；

12、所述预设异常数据剔除规则为超过油箱容积；

13、所述异常数据为超过油箱容积的数据；

14、根据预设异常数据剔除规则，剔除历史数据中的异常数据，得到优选数据。

15、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤301中；

16、所述超限预警规则为油箱液位值超出油箱上限值或低于油箱下限值；

17、所述超限预警规则的参数包括油箱上限值和油箱下限值；

18、所述油箱上限值为过去一年历史数据中的油箱液位最高值；

19、所述油箱下限值为过去一年历史数据中的油箱液位最低值。

20、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤301中；

21、所述死点预警规则为在某段时间油箱液位值保持不变，所述油箱液位保持不变为油箱液位的变化值为0；

22、所述死点预警规则的参数为液位保持不变的时间区间值；

23、某段时间通过过往一年运行历史数据分析，统计液位的变化值为0的时间段，获取最小时间段。

24、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤301中；

25、所述振荡预警规则为在某段时间内油箱液位值频繁波动；所述液位值频繁波动通过计算该段时间内的振幅升降指数获取，振幅升降指数大于0时，振幅上升，曲线成震荡发散趋势；

26、所述振荡预警规则的参数为油箱液位出现波动时的时间区间值；所述时间区间值通过过往一年运行历史数据分析，计算振幅升降指数结合人工判别得到。

27、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤301中；

28、所述速率预警规则为在某段时间油箱液位速率快速递增或递减；

29、所述速率预警规则中的参数包括递增规定值、递减规定值和出现递增或递减时的时间区间值。

30、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述液位速率递增或递减通过斜率判断，液位速率递增值大于递增规定值或液位速率递减值小于递减规定值时触发速率预警规则；

31、其中，液位速率递增值大于递增规定值为油箱液位速率快速递增，液位速率递增值小于递增规定值为快速递减，所述斜率通过线性拟合该段时间内的数据点计算得到；

32、所述速率预警规则判定具体为：通过速率递增值分析，在过往一年历史数据中出现液位曲线递增或递减时，计算相应的斜率值，统计分析得到递增时的最小值、递减时的最大值，所述时间区间值参数记录出现递增或递减时的时间段，取最小值。

33、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤401具体为：采集当前时刻及前t时刻油箱液位数据，输入到四项定义预警规则中，如符合四项定义预警规则，则出现报警，如不符合，则表明正常运行，通过计算给出当前油箱的运行状态。

34、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种用于大型物理储能发电协调控制的预测系统，所述用于大型物理储能发电协调控制的预测系统包括：

35、历史数据采集单元，用于根据压缩机油箱内的液位传感器，采集油箱液位历史数据；

36、异常数据剔除单元，用于对历史数据进行分析，预设异常数据剔除规则，剔除历史数据中的异常数据，得到优选历史数据；

37、预警规则定义单元，用于定义预警规则，包括超限预警规则、死点预警规则、振荡预警规则、速率预警规则，并根据优选历史数据分析各规则参数值；

38、预警状态判断单元，用于采集当前时刻及前t时刻油箱液位数据，根据预警规则判断当前压缩机油箱的状态。

39、与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：本发明方案提供基于预测控制等先进控制技术的大型物理储能发电协调控制控制策略的基本框架和组态逻辑，保证控制系统与机组实际情况尽可能匹配，获取最佳的运行性能，致力于对300mw级压缩空气储能电站的压缩机、膨胀机侧的智能控制寻优，优化机组级储能、换热、发电协调控制品质，提升电网响应指标；使各主要自动调节系统调节品质达到最优；

40、上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：本发明能够显著提升压缩空气储能发电厂机组协调控制响应速率、缩短响应时间、提高机组运行效率；

41、上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：本发明显著减少运行人员干预调节的频率，降低人员劳动强度；

42、上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：本发明在自动调节过程中，及时根据预测值和实际控制值形成的偏差对控制指令进行修正，从而有效减少被控对象过程值的超调或避免震荡。

43、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。