一种电站内储能系统对电站一次调频的响应方法及系统与流程

本发明涉及电力系统技术领域，特别是一种电站内储能系统对电站一次调频的响应系统及方法。

背景技术：

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。电力系统一次调频由火电机组的调速系统实施，对系统频率变化的响应缓慢，主要承担快速的、幅值较小的负荷随机波动，对于异常情况下的负荷突变，一次调频可以起到缓冲作用。

目前，电站主要依靠传统火电机组调速系统来响应一次调频，但因其受技术限制而存在一次调频容量不足的现象，加上由于一次调频调节作用的衰减性和调整的有差性，因此不能单独依靠一次调频来调节系统频率。中国专利cn103457281b公开了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，以满足电网频率快速响应的控制目标；但是该技术仅仅是在电力一次调频控制中引入了储能系统，储能系统虽然参与了一次频率控制，但是没有考虑储能系统负荷对电站一次调频的影响，这就必然会导致电力一次调频控制较为粗放，也就导致了电网运行的不稳定。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种基于电站内储能系统对电站一次调频的响应系统及方法，能够在储能系统参与一次调频的过程中，考虑储能系统负荷的影响，从而使得一次调频控制更加精确，储能系统动作更加合理，为电网运行更加稳定提供可靠保证。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种电站内储能系统对电站一次调频的响应方法，具体包括以下步骤：

1）同时监测电网频率和电站频率，当电站内发出一次调频动作指令时，进行步骤2）；

2）诊断一次调频动作指令发出原因，并发出控制指令；

3）判断控制指令的优先级，根据优先级别向储能系统发出控制信号。

上述一种电站内储能系统对电站一次调频的响应方法，步骤2）具体包括以下步骤：

21）将电网频率和电站频率分别与固有频率50hz进行对比，判断一次调频动作指令发出的原因是电网频率波动引起还是机组自身频率波动引起；当一次调频动作指令发出的原因是电网频率波动引起时，进行步骤22）；当一次调频动作指令发出的原因是机组自身频率波动引起时，进行步骤23）；

22）发出闭锁控制指令；

23）当电站频率高于50hz时，发出输出控制指令；当电站频率低于50hz时，发出输入控制指令。

上述一种电站内储能系统对电站一次调频的响应方法，步骤3）具体包括以下步骤：

31）首先判断控制指令是否为闭锁指令，如是，则向储能系统发出闭锁控制信号，闭锁储能单元对机组负荷的响应；如否，则进行步骤32）；

32）判断控制指令是否为输出指令，如是，则向储能系统发出放电控制信号，储能系统开始放电；如否，则进行步骤33）；

33）判断控制指令是否为输入指令，如是，则向储能系统发出充电控制信号，储能系统开始充电；如否，则返回步骤31）。

一种电站内储能系统对电站一次调频的响应系统，包括电站内火电机组调速系统、储能系统、测量单元、诊断单元以及指令生成单元，所述诊断单元的输入端分别与火电机组调速系统和测量单元的输出端连接，诊断单元的输出端连接指令生成单元的输入端，指令生成单元的输出端连接储能系统的受控端；

所述火电机组调速系统根据电站机组运行情况发出一次调频动作指令；

测量单元用于同时监测电网频率和电站频率；

诊断单元用于诊断一次调频动作指令发出原因，并发出控制指令；

指令生成单元用于判断控制指令的优先级，根据优先级别向储能系统发出控制信号；

储能系统用于根据指令生成单元发出的控制信号进行动作响应。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明能够在储能系统参与一次调频的过程中，考虑储能系统负荷的影响，从而使得一次调频控制更加精确，储能系统动作更加合理，为电网的稳定运行提供了可靠保证。

附图说明

图1为本发明的控制流程图；

图2为本发明所述诊断单元的逻辑框图；

图3为本发明所述指令生成单元的逻辑框图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种电站内储能系统对电站一次调频的响应系统及方法，应用电站内的一次调频过程中，能够对电站内储能系统仅通过功率偏差控制储能系统动作的控制方法进行优化，以实现电站一次调频动作时对储能单元的精细控制，进一步提高储能系统的响应能力，提升电网的稳定性。

一种电站内储能系统对电站一次调频的响应系统，主要包括电站内火电机组调速系统、储能系统、测量单元、诊断单元以及指令生成单元，上述诊断单元的输入端分别与火电机组调速系统和测量单元的输出端连接，诊断单元的输出端连接指令生成单元的输入端，指令生成单元的输出端连接储能系统的受控端。其中火电机组调速系统根据电站机组运行情况发出一次调频动作指令；测量单元用于同时监测电网频率和电站频率；诊断单元用于根据一次调频动作指令和实时监测的电网频率和电站频率来诊断一次调频动作指令发出的原因，并根据原因发出相应控制指令；指令生成单元用于对接受的控制指令进行优先级判断，根据优先级别向储能系统发出控制信号；储能系统用于根据指令生成单元发出的控制信号进行动作响应。

一种基于上述响应系统的，电站内储能系统对电站一次调频的响应方法，其流程图如图1所示，具体包括以下步骤。

1）测量单元同时监测电网频率和电站频率，当电站内发出一次调频动作指令时，进行步骤2）。原有火电机组能够对电网功率信号进行监测，本发明的测量单元可同时实时监测电网频率和电站频率，采集这两个信号，用于为诊断单元诊断一次调频动作指令发出的原因进行判断提供依据。

本发明中，电网频率信号通过频率表测量，频率表测量获得电网频率信号（4-20ma）直接传输给诊断单元；电站频率通过测量火电机组转速信号、进而转换为频率信号（4-20ma），传输给诊断单元。本发明采用火电机组转速来获得电站频率，是因为火电机组转速信号测量较为及时，且测量精度较高，为一次调频能够做到精确控制提供基础。

2）诊断单元根据接受的频率信号，对一次调频动作指令发出的原因进行诊断，并发出控制指令。在诊断单元判断的过程中，如由于单纯的电站一次调频动作引起机组实际负荷与电网指令不匹配时，发出输出/输入电量指令；而由于电网频率波动引起的电站一次调频动作时，则闭锁储能装置动作。

本步骤的逻辑图如图2所示，具体包括以下内容。

21）当诊断单元接收到一次调频动作指令后，将此刻的电网频率和电站频率分别与固有频率50hz进行对比，判断一次调频动作指令发出的原因是电网频率波动引起还是机组自身频率波动引起；当一次调频动作指令发出的原因是电网频率波动引起时，进行步骤22）；当一次调频动作指令发出的原因是机组自身频率波动引起时，进行步骤23）。

22）当一次调频动作指令发出的原因是电网频率波动引起时，发出闭锁控制指令。

23）当一次调频动作指令发出的原因是机组自身频率波动引起时，对机组工况进行具体分析。

如电站频率高于50hz，此时机组为了响应一次调频动作指令开始降低频率，随之会瞬间降低一定的负荷，使机端负荷脱离指令要求而低于电网agc指令，那么诊断单元则发出输出控制指令。

如电站频率低于50hz，此时机组为了响应一次调频动作指令开始提高频率，随之会瞬间升高一定的负荷，使机端负荷脱离指令要求而高于电网agc指令，那么诊断单元则发出输入控制指令。

3）指令生成单元接受诊断单元的控制指令后，判断控制指令的优先级，并根据优先级别向储能系统发出控制信号。

诊断单元发出的控制指令包括闭锁指令、输入指令（充电指令）以及输出指令（放电指令），三种该指令的优先级以闭锁指令为最优先，当闭锁指令存在时，不允许对储能系统发出充放电指令；当闭锁指令不存在时，可根据具体控制指令发出相应控制信号。

由于输入指令（充电指令）和输出指令（放电指令）是由两种工况产生的，因此不会同时发生，也就不会同时出现充电和放电指令的情况。

具体地，指令生成单元的逻辑图如图3所示，具体包括以下内容。

31）首先判断控制指令是否为闭锁指令，如是，则向储能系统发出闭锁控制信号，闭锁储能单元对机组负荷的响应；如否，则进行步骤32）。

32）判断控制指令是否为输出指令，如是，则向储能系统发出放电控制信号，储能系统开始放电；如否，则进行步骤33）。

33）判断控制指令是否为输入指令，如是，则向储能系统发出充电控制信号，储能系统开始充电；如否，则返回步骤31）。

本发明中，充放电控制信号发送的过程中，可根据机组频率波动的范围确定充放电系数，以便能够准确控制储能系统的启停，做到精确控制。