一种超级电容储能系统参与电力一次调频的协调控制方法
【专利摘要】本发明提出一种超级电容储能系统参与电力一次调频的协调控制方法，将超级电容储能系统安装在需要配合的发电机组母线侧。优化决策模块从同步向量测量单元获取频率，与50Hz做差，得到频率偏差。若偏差越过频率死区，将相同的动作指令同时送给传统发电机组和超级电容储能系统。超级电容储能系统在参与一次调频过程中，通过对典型工况的划分，依据优化决策模块确定其动作时机和深度，通过功率-频率转换模块实现频率偏差到功率的转换，通过PCS控制模块实现超级电容储能系统的充/放电控制，最终辅助传统发电机组完成一次调频过程。此协调控制方案能显著提高一次调频的暂态和稳态性能，减少传统机组的频繁启动，快速维持电网频率稳定。
【专利说明】—种超级电容储能系统参与电力一次调频的协调控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统领域，具体涉及一种超级电容储能系统参与电力一次调频的协调控制方法。
【背景技术】
[0002]电力系统的频率是电力系统运行的重要控制参数，反映了发电有功功率和负荷之间的平衡关系，与广大用户的电力设备以及发供电设备本身的安全和效率有着紧密联系。
[0003]电力系统一次调频由原动机的调速系统实施，对系统频率变化的响应快，主要承担那些快速的、幅值较小的负荷随机波动，对于异常情况下的负荷突变，一次调频可以起到某种缓冲作用，它的存在不可被替代；目前，主要依靠传统火电机组和水电机组来响应一次调频，但因其受技术限制而存在一次调频容量明显不足的现象，甚至远未达到理论一次调频容量值。同时，在电力一次调频的实际运行中，一些电厂为减少机组磨损而自行闭锁调频功能的状况普遍存在，这些因素影响着一次调频的品质。虽然一次调频是控制系统频率的一种重要方式，但由于它的调节作用的衰减性和调整的有差性，不能单独依靠它来调节系统频率。
[0004]现有技术中，一次调频的考核性能主要体现在两个方面:稳态性能和暂态性能。稳态性能指电网频率从一个稳定值扰动后，机组经过完整的一次调频过程后所达到另一个稳定值，主要反映在一次调频过程中机组的负荷调节能力。暂态性能指在一次调频过程中，所表现的负荷调节速度、超调量、滞后时间和调节时间等特性。
[0005]对此，通过研究表明，储能技术可减少电网所需调频容量，提高电网的安全可靠性。相对于传统发电机组，储能技术最突出的优点是快速精确的功率响应能力，这使得其比传统发电机组的调频效果要好，因而可减少系统所需的调频容量，节省电力系统的旋转备用。调频中节省的旋转备用容量可用于电网的调峰、事故备用等，进一步提高了电网运行的安全与可靠性。
[0006]超级电容作为一种新颖而优质的储能设备，以其秒级的充放电能力、上万次的循环寿命、宽泛的温度适应能力以及环境友好特性，受到了广泛的关注。其优越性主要体现在:充电速度快，充电10秒?10分钟可以达到其标称容量的95%以上；能源转换效率高，大电流能量循环效率> 90% ;循环寿命长，循环次数可达I?50万次；功率密度高，可达300W/kg?5000W/kg，相当于电池储能的10?100倍；无污染，安全系数高，长期使用免维护；可进行深度充放电而不影响其使用寿命；检测方便，剩余电量可直接读出。
【发明内容】
[0007]针对现有技术的不足，本发明提出一种超级电容储能系统参与电力一次调频的协调控制方法，通过利用超级电容储能系统辅助传统机组对电网频率偏差进行校正，以满足电网频率控制目标，保持一次调频暂态性能和稳态性能、超级电容储能系统具有较好的充/放电能力为原则，在控制过程中根据传统机组一次调频备用容量情况、传统发电机组一次调频特性参数的监测数据、超级电容器储能系统最大出力、剩余容量状态和保持在设定范围内的控制目标，划分两种典型工况，细化超级电容储能系统动作时机和出力控制，优化配置储能容量，显著提高系统一次调频的能力。
[0008]本发明提供的一种超级电容储能系统参与电力一次调频的协调控制方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤:
[0009](I)将超级电容储能系统经过断路器与发电机组连接于同一母线，通过变压器并入电网；
[0010](2)将同步向量测量单元实时读取的电网频率fi和发电机组一次调频特性参与的监测数据、超级电容管理系统采集超级电容端电压Vse传给优化决策模块，并同时传给数据存储与管理模块进行数据存储；
[0011](3)所述优化决策模块根据电网频率4与50Hz的差值Af1、发电机组一次调频备用容量和发电机组一次调频特性参数的监测数据，划分系统工况并确定超级电容储能系统参与电力系统一次调频的动作时间和力度；
[0012](4)功率_频率转换控制t吴块根据超级电各储能系统参与电力系统一次调频的力度、超级电容储能系统正常工作的电容端电压Vsc的上限V_、电容端电压Vsc的下限Vniin、超级电容储能系统最大出力限值Psamax，确定超级电容储能系统对应的一次调频的实际出力数据，传给能量转换系统控制模块；
[0013](5)所述能量转换系统控制模块输出控制超级电容储能系统的功率指令和充/放电指令，控制超级电容储能系统充/放电以参与电力系统一次调频。
[0014]其中，步骤(5 )超级电容储能系统充/放电以参与电力系统一次调频后，当电网频率恢复正常，超级电容储能系统参与电力一次调频结束时，判断所述超级电容器储能系统的Vsc值，在保证不引起电网频率波动的情况下，通过充/放电控制指令，向电网吸收或者释放功率，用于使超级电容器储能系统的\c值回归到设定值。
[0015]其中，步骤(3)所述系统工况包括:
[0016]工况1:超级电容储能系统和发电机组接受相同的一次调频动作指令，因发电机组存在数秒的响应延时，超级电容储能系统响应优先动作，直至传统发电机组启动时，退出超级电各储能系统；
[0017]工况2:发电机组因蓄热不足，无法完成一次调频出力，通过分析发电机组一次调频在线监测数据，启动超级电容储能系统补发所缺功率，最终使频率重新运行于新的稳定工作点。
[0018]其中，步骤(4)中根据频率差值Afi的范围，超级电容储能系统正常工作时的电压值设定为:
[0019]区域O: Δ fSQ下限< AfiCA fSQ上限，Vi =设定值；
[0020]区域1: Λ fSQ下限< Afi < Δ fSQ上限，Vi <设定值；
[0021]区域2: Λ fSQ.下限< Afi < Δ fSQ上限，Vi >设定值；
[0022]区域3: Λ fi < Λ fSQ 下限，Vi ≤ Vfflin ；
[0023]区域4: Λ fi > Λ fSQ 上限，Vi ≤ Vfflin ；
[0024]区域5: Λ & > Λ fSQ.上限，Vi ≥ Vfflax ；
[0025]区域6: Λ fi < Λ fSQ.下限，Vi ≥ Vfflax ；[0026]区域7: Λ & < Λ fSQ 下限，Vmin < Vi <设定值；
[0027]区域8: Λ & > Λ fSQ.上限，Vfflin < Vi〈设定值；
[0028]区域9: Λ fi > Λ fSQ 上限，设定值< Vi < Vfflax ；
[0029]区域10: Λ & < Λ fSQ.下限，设定值< Vi < Vfflax ；
[0030]区域11: Δ A < Δ fSQ.下限，Vi =设定值；
[0031]区域12: Λ & > Δ fSQ上限，Vi =设定值；
[0032]其中，Λ &为电网频率&与50Hz的差值；Λ fSQ.上限和Λ fSQ.τ限分别频率死区的上限值和下限值。
[0033]其中，步骤(4)中，以超级电容储能系统正常工作的电容端电压Vsc的上限Vniax和电容端电压Vsc的下限Vmin为条件，根据超级电容储能系统参与电力系统一次调频的力度和超级电容储能系统最大出力限值Psc._确定超级电容储能系统对应的一次调频的实际出力数据。
[0034]其中，步骤(5)所述能量转换系统控制模块输出控制超级电容储能系统的功率指令和充/放电指令包括:
[0035]区域0，超级电容储能系统不动作；
[0036]区域I，控制指令为 Psc(i) = -5% Δ Pi SQ ；
[0037]区域2，控制指令为 Psc(i) = 5% APlsq ；
[0038]区域3，超级电容储能系统不动作；
[0039]区域4，控制指令为 Psc(i) = -Δ Psamax ；
[0040]区域5，超级电容储能系统不动作；
[0041]区域6，判断电网频率偏差对应的功率差额APi,当I APiI Pse.max时，控制指令为 Psc(i) = ΔΡ,;当 I APi > Psc.max 时，控制指令为 Psc⑴=APsafflax ；
[0042]区域7，判断电网频率偏差对应的功率差额APi,当I APiI Pse.max时，控制指令为 Psc(i) = ΔΡ,;当 I APi > Psc.max 时，控制指令为 Psc⑴=APsafflax ；
[0043]区域8，判断电网频率偏差对应的功率差额APi,当I APiI Pse.max时，控制指令为 Psc(i) = ΔΡ,;当 I APiI > Psc.max 时，控制指令为 Psc⑴=-APscmax ；
[0044]区域9，判断电网频率偏差对应的功率差额APi,当I APiI Pse.max时，控制指令为 Psc(i) = ΔΡ,;当 I APiI > Psc.max 时，控制指令为 Psc⑴=-APscmax ；
[0045]区域10，判断电网频率偏差对应的功率差额APi,当I APiI ( Psc max时，控制指令为 Psc(i) = ΔΡ,;当 I APi > Psc.max 时，控制指令为 Psc⑴=APsafflax ；
[0046]区域11，判断电网频率偏差对应的功率差额APi,当I APiI ( Psc max时，控制指令为 Psc(i) = ΔΡ,;当 I APiI > Psc.max 时，控制指令为 Psc⑴=-APscmax ；
[0047]区域12，判断电网频率偏差对应的功率差额APi,当I APiI ( Psc max时，控制指令Psc ⑴=Λ Pi ;若 I Δ Pi I > Psc.-时，控制指令为 Psc⑴=-Δ Pscmax ；
[0048]其中，判断Ρ_的符号，若Pse(i)〈O表示`充电，控制超级电容储能系统充电；P_>0表示放电，控制超级电容储能系统放电。
[0049]与现有技术比，本发明的有益效果为:
[0050]本发明通过利用超级电容储能系统辅助传统机组对电网频率偏差进行校正，以满足电网频率控制目标，保持一次调频暂态性能和稳态性能、超级电容储能系统具有较好的充/放电能力为原则，在控制过程中根据传统机组一次调频备用容量情况、传统发电机组一次调频特性参数的监测数据、超级电容器储能系统最大出力、剩余容量状态和保持频率偏差在设定范围内的控制目标，划分两种典型工况，细化超级电容储能系统动作时机和出力控制，优化配置储能容量，显著提高了系统一次调频的能力。
[0051]本发明参考现行一次调频标准，以频率波动量为被控对象，并结合传统发电机组电力一次调频与超级电容能量管理现状，提出严格的控制边界条件，划分两种典型工况，控制超级电容储能系统充/放电，将频率波动量控制在给定范围内。当超级电容储能系统参与电网调频结束时，在不引起电网频率波动越过调频死区的情况下，使其剩余容量状态值回归到设定值70%Ve附近，以最好的状态应对下一次调频任务。当频率波动量在允许频率动作死区范围内时不启动超级电容储能系统，从而减少超级电容储能系统的充放电频次，延长使用寿命，达到优化配置储能容量的目的。
[0052]本发明是利用超级电容储能系统响应速度快、精准且可瞬时放出大功率的独特优势，将其安装在需要配合的传统发电机组母线侧，超级电容储能系统在参与一次调频过程中，通过对典型工况的划分，依据优化决策模块确定其动作时机和深度，通过功率-频率转换模块实现频率偏差到功率的转换，通过PCS控制模块实现超级电容储能系统的充/放电控制，最终辅助传统发电机组完成一次调频过程。此协调控制方法可优化超级电容储能容量配置，显著提高一次调频的暂态和稳态性能，减少传统机组的频繁启动，快速维持电网频率稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0053]图1为本发明提供的超级电容储能系统参与电力一次调频总控制框图。
[0054]图2为本发明提供的典型工况流程图。
[0055]图3为本发明提供的超级电容Vse和频率偏差Λ f区域示意图。
[0056]图4为本发明提供的超级电容储能系统输出Pse(i)控制框图。
【具体实施方式】
[0057]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0058]本发明的主要思路是:将超级电容储能系统安装在需要配合的传统发电机组母线侦1J,从同步向量测量单元(Phasor Measurement Unit, PMU)中获取实时电网频率数据,与50Hz做差，得到频率偏差Λ 4。以Λ fi在fSQ.TR< Afi < fSQ上限内为控制目标，以满足一次调频暂态和稳态性能、保持超级电容储能系统较好的充/放电能力和良好的电压水平为控制原则，首先判断实时电网频率偏差Afi是否越过传统发电机组频率死区，若越过频率死区，将相同的动作指令同时送给传统发电机组和超级电容储能系统，进行超级电容储能系统的协调控制。
[0059]本实施例提出的一种超级电容储能系统参与电力一次调频的协调控制方法，该控制方法对应的总控制框图如图1所示，该方法包括如下步骤:
[0060](I)将超级电容储能系统经过断路器与发电机组连接于同一母线，通过变压器并入电网；
[0061](2)将同步向量测量单元(PMU)实时读取的电网频率&和发电机组一次调频特性参与的监测数据、超级电容管理系统(SMS)采集超级电容端电压\c传给优化决策模块，并同时传给数据存储与管理模块进行数据存储；
[0062](3)所述优化决策模块根据电网频率&与50Hz的差值Λ f\、发电机组一次调频备用容量和发电机组一次调频特性参数的监测数据，划分系统工况并确定超级电容储能系统参与电力系统一次调频的动作时间和力度；
[0063]如果Δ fSQ.TR< Δ fj < Δ fSQ.±R，则说明频率波动较小,满足控制目标,无需启动一次调频功能；若Λ &≥Λ fSQ ±_或Λ & < Λ fSQ TR,说明频率波动较大，需要对电网的供需平衡进行控制。在需要控制时，对系统工况划分为:
[0064]工况1:超级电容储能系统和发电机组接受相同的一次调频动作指令，因发电机组存在数秒的响应延时，超级电容储能系统响应优先动作，直至传统发电机组启动时，退出超级电各储能系统；
[0065]工况2:发电机组因蓄热不足，无法完成一次调频出力，通过分析发电机组一次调频在线监测数据，启动超级电容储能系统补发所缺功率，最终使频率重新运行于新的稳定工作点(如果工况2中超级电容储能系统不参与电力一次调频，最终会有一个稳态工作点；假如此时超级电容参与一次调频，将会有一个相对于前者的新的稳态工作点。)。两种工况下，对应的控制方法流程如图2所示。
[0066](4)功率_频率转换控制t吴块根据超级电各储能系统参与电力系统一次调频的力度、超级电容储能系统正常工作的电容端电压Vsc的上限V_、电容端电压Vsc的下限Vniin、超级电容储能系统最大出力限值Psamax，确定超级电容储能系统对应的一次调频的实际出力数据，传给能量转换系统控制模块；
[0067](5)所述能量转换系统控制模块(PCS)输出控制超级电容储能系统的功率指令和充/放电指令，控制超级电容储能系统充/放电以参与电力系统一次调频。
[0068]超级电容储能系统充/放电以参与电力系统一次调频后，当电网频率恢复正常，超级电容储能系统参与电力一次调频结束时，判断所述超级电容器储能系统的Vs。值，在保证不引起电网频率波动的情况下(针对某具体架构的网络，储能充放电功率在土 5%Pse.max(包括±5%Psc.max)以内即可保证不引起电网频率波动)，若Vi < 70%Ve，从电网吸收功率，使Vi回归至70%Ve附近；若Vi > 70%Ve,向电网释放功率，使Vi回归至设定值，即70%Ve附近。
[0069]具体的，本实施例中，根据频率差值Afi的范围，超级电容储能系统正常工作时的电压值设定为:
[0070]区域O: Δ fSQ.下限< Δ fj < Δ fSQ.上限,Vi =设定值；
[0071]区域1: Λ fSQ.下限< Afi < Δ fSQ上限，Vi <设定值；
[0072]区域2: Λ fSQ.下限< Afi < Δ fSQ上限，Vi >设定值；
[0073]区域3: Λ fi < Λ fSQ 下限，Vi≤Vfflin ；
[0074]区域4: Λ & > Λ fSQ.上限，Vi ≤ Vfflin ；
[0075]区域5: Λ & > Λ fSQ.上限，Vi ≥Vfflax ；
[0076]区域6: Λ fi < Λ fSQ 下限，Vi ≥ Vfflax ；
[0077]区域7: Λ & < Λ fSQ.下限，Vfflin < Vi〈设定值；
[0078]区域8: Λ fi > Λ fSQ 上限，Vfflin < Vi <设定值；
[0079]区域9: Λ & > Λ fSQ.上限，设定值< Vi < Vfflax ；[0080]区域10: Λ & < Λ fSQ.下限，设定值< Vi < Vfflax ；
[0081]区域11: Afi < Afsa 下限，Vi =设定值；
[0082]区域12: Λ & > Δ fSQ上限，Vi =设定值；
[0083]其中，Λ &为电网频率&与50Hz的差值；Λ fSQ.上限和Λ fSQ.τ限分别频率死区的上限值和下限值。频率和超级电容储能系统形成的区域示意图如图3所示。
[0084]根据超级电容储能系统的电压值和上述频率的划分，功率-频率转换控制模块根据控制策略和输入数据进行运算，控制策略以满足控制目标和保持超级电容器储能系统在工作过程有较好的充/放电能力为原则，为了保证超级电容器的工作安全和在工作过程中保持较好的充/放电能力，功率-频率转换控制模块确定输出的实际功率，通过能量转换系统控制模块输出的控制指令对应的策略图如图4所示，具体如下:
[0085]读取超级电容管理单元(SMS)中当前端电压值Vi:
[0086]当位于图3中的区域O时，SP Δ fSQ下限< Afi < Δ fSQ上限，Vi = 70%Ve (允许上下浮动± l%Ve，下同)，超级电容Vsc和系统频率偏差均处于正常范围内，此时，超级电容储能系统不动作；
[0087]当位于图3中的区域I时，SP AfSQ.下限< Afi < Afsa上限，Vi < 70%Ve，在满足不引起电网频率越过死区，但又可使超级电容Vsc回归至70%Ve附近，则控制指令为Psc(i)=-5% Λ Plsq ；
[0088]当位于图3中的区域2时，即Δ fSQ下限< Afi < Δ fSQ上限，Vi > 70%Ve,在满足不引起电网频率越过死区，但又可使超级电容Vsc回归至70%Ve附近，则控制指令为Psc(i)=5% Δ Pi SQ ；
[0089]当位于图3中的区域3时，SP Afi < AfSQ T限，Vi SVmin，超级电容端电压很低，即使需要超级电容储能系统放电，但为防止超级电容过度放电，也将控制其不再动作；
[0090]当位于图3中的区域4时，SP Afi > Afsa ±R，Vi ( Vniin，如需要超级电容储能系统充电，当IAPiI≤Psamax时，则控制指令为Psc⑴=APi APi >Psc.max时，控制指令则为 PSC(i) = _ Δ Psc.max ;
[0091]当位于图3中的区域5时，SP Afi > Λ fSQ ±限，Vi SVmax，超级电容端电压很高，即使需要超级电容储能系统充电，但为防止超级电容过度充电，也将控制其不再动作；
[0092]当位于图3中的区域6时，SP Afi < Afsa TR, Vi≤Vmax时，如需要超级电容储能系统放电，当IAPiI≤Psc.max时，则控制指令为Psc⑴=APi APi >Psc.max时，控制指
令则为 Psc ⑴=Δ P SC.max ；
[0093]当位于图3中的区域7时，即Afi < Δ fSQ下限，Vmin < Vi < 70%Ve,如需要超级电容储能系统放电，当IAPiI≤ Psc.max时，则控制指令为Psc(i) = APi APi >Psc.max时，控制指令则为Psc⑴=APsc.-;
[0094]当位于图3中的区域8时，即Afi > Δ fSQ上限，Vmin < Vi < 70%Ve,如需要超级电容储能系统充电，当IAPiI≤Psc.max时，则控制指令为Psc(i) = APi APi >Psc.max时，控制指令则为Psc(i) =-APsamax;
[0095]当位于图3中的区域9时，SP Afi > Δ fSQ上限，70%Ve < Vi < Vmax,如需要超级电容储能系统充电，当IAPiI≤Psc.max时，则控制指令为Psc(i) = APi APi >Psc.max时，控制指令则为Psc⑴=_APsc.max;[0096]当位于图3中的区域10时，即Afi < Afsa下限，70%Ve < Vi < Vmax，如需要超级电容储能系统放电，当IAPiI≥Psc.max时，则控制指令为Psc(i) = APi APi >Psc.max时，控制指令则为Psc⑴=APsc.-;
[0097]当位于图3中的区域11时，SP Afi < AfSQ下限，Vi ≤ 70%时，如需要超级电容储能系统放电，当IAPiI≥Psc.max时，则控制指令为Psc(i) = APi APi >Psc.max时，控制指令则为 Psc(i) =-APsamax;
[0098]当位于图3中的区域12时，SP Afi > AfSQ 70°/<时，如需要超级电容储能系统充电，当IAPiI≥Psc.max时，则控制指令Psc⑴=APi IAPi >Psc.max时，控制指令则为 PSC:(i) = Δ Psc.max ;
[0099]其中，判断Ρ_的符号，若Pse(i)〈O表示充电，控制超级电容储能系统充电；P_>0表示放电，控制超级电容储能系统放电。
[0100]本实施例的数据存储与管理模块同时还用于存储和管理频率数据以及超级电容器储能系统运行状况的数据，为分析频率波动、评判控制策略的供需平衡校正效果、观察超级电容器储能系统的运行工况以及优化超级电容器储能系统剩余容量提供数据基础。
[0101]本实施例的所用术语的定义为:
[0102]f1:电网在第i个采样点时的频率数据；
[0103]Δ f:系统频率偏差；
[0104]Δ f1:在第i个采样点采样的Λ f值；
[0105]Δ fSQ:频率死区的上限值；
[0106]Δ fSQ Tpg:频率死区的下限值；
[0107]Psc(i):超级电容储能系统在第i个采样点时发出/吸收功率值；
[0108]Psc _:超级电容储能系统最大出力数据；
[0109]AP1:电网频率偏差对应的功率差额；
[0110]Vsc:超级电容端电压；
[0111]V1:在第i个采样点采样的Vsc值；
[0112]Vfflin:超级电容储能系统正常工作的Vsc下限；
[0113]Vmax:超级电容储能系统正常工作的Vsc上限；
[0114]Ve:超级电容储能系统额定容量时对应的Vse值；
[0115]SMS:超级电容管理单元；
[0116]PCS:能量转换系统。
[0117]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种超级电容储能系统参与电力一次调频的协调控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤: (1)将超级电容储能系统经过断路器与发电机组连接于同一母线，通过变压器并入电网； (2)将同步向量测量单元实时读取的电网频率A和发电机组一次调频特性参与的监测数据、超级电容管理系统采集超级电容端电压\c传给优化决策模块，并同时传给数据存储与管理模块进行数据存储； (3)所述优化决策模块根据电网频率&与50Hz的差值Af1、发电机组一次调频备用容量和发电机组一次调频特性参数的监测数据，划分系统工况并确定超级电容储能系统参与电力系统一次调频的动作时间和力度； (4)功率-频率转换控制模块根据超级电容储能系统参与电力系统一次调频的力度、超级电容储能系统正常工作的电容端电压Vsc的上限V_、电容端电压Vsc的下限Vniin、超级电容储能系统最大出力限值Psc._，确定超级电容储能系统对应的一次调频的实际出力数据，传给能量转换系统控制模块； (5)所述能量转换系统控制模块输出控制超级电容储能系统的功率指令和充/放电指令，控制超级电容储能系统充/放电以参与电力系统一次调频。
2.如权利要求1所述的协调控制方法，其特征在于，步骤(5)超级电容储能系统充/放电以参与电力系统一次调频后，当电网频率恢复正常，超级电容储能系统参与电力一次调频结束时，判断所述超级电容器储能系统的Vs。值，在保证不引起电网频率波动的情况下，通过充/放电控制指令，向电网吸收或者释放功率，用于使超级电容器储能系统的\c值回归到设定值。
3.如权利要求1所述的协调控制方法，其特征在于，步骤(3)所述系统工况包括: 工况1:超级电容储能系统和发电机组接受相同的一次调频动作指令，因发电机组存在数秒的响应延时，超级电容储能系统响应优先动作，直至传统发电机组启动时，退出超级电容储能系统； 工况2:发电机组因蓄热不足，无法完成一次调频出力，通过分析发电机组一次调频在线监测数据，启动超级电容储能系统补发所缺功率，最终使频率重新运行于新的稳定工作点。
4.如权利要求1所述的协调控制方法，其特征在于，步骤(4)中根据频率差值Afi的范围，超级电容储能系统正常工作时的电压值设定为: 区域O: Δ fSQ.下限< Δ fj < Δ fSQ.上限，Vi =设定值； 区域1: Λ fSQ.下限< Λ & < Λ fSQ.上限，Vi <设定值； 区域2: Λ fSQ.下限< Λ A < Λ fSQ.上限，Vi >设定值；
区域 3 = Afi < Afse 下限，Vi <Vmin;
区域 4 = Afi > Afsa ^,Vi ^ Vfflin; 区域 5 = Afi > Afst^ViSVmax;
区域 6 = Afi < Afsa TR, Vi ^ Vfflax;
区域7: Λ & < Λ fSQ下限，Vfflin < Vi <设定值；
区域8: Λ & > Λ fSQ上限，Vfflin < Vi <设定值；区域9: Δ A > Δ fSQ上限，设定值< Vi < Vfflax ；
区域10: Δ & < Δ fSQ.下限，设定值< Vi < Vfflax ； 区域11: Δ A < Δ fSQ.下限，Vi =设定值； 区域12: Δ & > Δ fSQ上限，Vi =设定值； 其中，Δ fi为电网频率fi与50Hz的差值；Δ fSQ 上限和Δ fSQ 下限分别频率死区的上限值和下限值。
5.如权利要求4所述的协调控制方法，其特征在于，步骤(4)中，以超级电容储能系统正常工作的电容端电压Vsc的上限Vniax和电容端电压\c的下限Vniin为条件，根据超级电容储能系统参与电力系统一次调频的力度和超级电容储能系统最大出力限值Psamax确定超级电容储能系统对应的一次调频的实际出力数据。
6.如权利要求4或5所述的协调控制方法，其特征在于，步骤(5)所述能量转换系统控制丰吴块输出控制超级电各储能系统的功率指令和充/放电指令包括: 区域0，超级电容储能系统不动作； 区域I，控制指令为Psc(i) = -5% APlsq ； 区域2，控制指令为Psc(i) = 5% APlsq ； 区域3，超级电容储能系统不动作； 区域4，控制指令为Psc(i) = -APsc max ； 区域5，超级电容储能系统不动作； 区域6，判断电网频率偏差对应的功率差额APi，当I APiI≤Psamax时，控制指令为P_=ΔΡ,;当 I APi > Psc.max 时，控制指令为 Psc⑴=APscmax ； 区域7，判断电网频率偏差对应的功率差额APi，当I APiI≤Psamax时，控制指令为P_=ΔΡ,;当 I APi > Psc.max 时，控制指令为 Psc⑴=APscmax ； 区域8，判断电网频率偏差对应的功率差额APi，当I APiI≤Psamax时，控制指令为P_=ΔΡ,;当 I APiI > Psc.max 时，控制指令为 Psc⑴=-APscmax ； 区域9，判断电网频率偏差对应的功率差额APi，当I APiI≤Psamax时，控制指令为P_=ΔΡ,;当 I APiI > Psc.max 时，控制指令为 Psc⑴=-APscmax ； 区域10，判断电网频率偏差对应的功率差额IAPiI≤Psamax时，控制指令为Psc(i) = ΔΡi> APi > Pscmax 时，控制指令为 psc(i) = APsamax ； 区域11，判断电网频率偏差对应的功率差额IAPiI≤Psamax时，控制指令为Pscfi) = ΔΡi>APi >Psc.max 时，控制指令为 Psc(i) =-APsc.max; 区域12，判断电网频率偏差对应的功率差额APi,当I APiI≤Psamax时，控制指令Psc(i)=APi ;若 I APiI > Psc.max 时，控制指令为 Psc⑴=-APscmax ； 其中，判断Psc(i)的符号，若Psc(i)〈O表示充电，控制超级电容储能系统充电；Pse(i)>0表示放电，控制超级电容储能系统放电。
【文档编号】H02J3/28GK103457281SQ201310188516
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年5月21日 优先权日:2013年5月21日
【发明者】李建林, 黄际元, 杨水丽, 其他发明人请求不公开姓名 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院