一种适应调频、深度调峰的电锅炉储能控制方法与流程

1.本发明涉及一种控制方法，尤其涉及一种适应调频、深度调峰的电锅炉储能控制方法，属于发电系统自动控制技术领域。


背景技术：

2.为有效解决电力产能过剩，促进风电光伏等清洁能源消纳，实现燃煤电厂灵活性提升，国内部分热电厂配置了电储能锅炉，利用燃煤供热机组在供暖期内电网无法接纳的电力进行加热储能，并实现对外供热，提高燃煤供热机组的对外供热能力。充分利用储能，通过电热转换改变燃煤供热机组传统运行方式，同时满足对外供热和供电的需要，提高了燃煤供热机组的灵活性。
3.提升供热机组负荷调节能力，优化火电机组agc考核性能：充分挖掘和利用电锅炉的储能特性，提升供热机组负荷调节能力，提高agc响应品质，实现快速负荷变化过程中，机组各项主参数快速平稳，机组安全和稳定运行。
4.随着蒙西电网风电、光伏等新能并网规模的逐年增大，进入冬期供暖后存在大量弃风弃光问题，通过配置电锅炉实现“以热定电”的解耦，提高火力发电机组的深度调峰能力，进而促进新能源发电出力，解决弃风弃光问题。电锅炉作为一种较成熟的储能应用技术，其自身特性、控制及技术优势等已经实践应用论证，但目前仍没有可靠的、成熟的电锅炉储能控制技术，实现与火力发电机组的协调控制，同时实现火电机组参与风电调峰，因此，本发明应运而生。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种适应调频、深度调峰的电锅炉储能控制方法，用来辅助火电机组参与调频、深度调峰，以实现电网调频与深度调峰的需求，维持电网系统频率与标准频率的偏差在允许的范围内稳定，保证电网安全运行。
6.为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种适应调频、深度调峰的电锅炉储能控制方法，包括以下步骤：
7.通过调频与调峰模式的选择、手动与自动控制方式的选择，
8.对机组负荷指令的精准处理与分配，储能单元负荷分配与控制，储能单元的联锁启停、投切，机组调峰辅助服务储能单元联锁启停、投退，
9.实现对电锅炉储能蓄热系统柔性启停控制，实现电锅炉储能参与火力发电机组调频、深度调峰，提高储能蓄热系统的自动化水平及调节控制性能。
10.优选的，方法包括以下步骤：
11.i、调频、调峰模式的选择；
12.ii、调频辅助服务手动/自动选择；
13.iii、调频辅助服务功率控制；
14.iv、调峰辅助服务手动/自动选择；
15.v、调峰辅助服务电锅炉联锁启停投退；
16.vi、调峰辅助服务功率控制。
17.优选的，通过调频、调峰模式的选择确定电锅炉的运行方式，即根据当前电网频率、调度运行计划及机组运行状况，选择电锅炉为调频或调峰模式；
18.当选择调频模式时，为电锅炉参与机组agc调节，响应电网调度给出的agc负荷指令，加快机组agc响应速率，改善agc响应品质；
19.当选择调峰式时，电锅炉参与机组深度调峰运行，通过电锅炉吸收机组发电出力对外供热，从而降低机组上网负荷，实现机组深度调峰。
20.优选的，当选择电锅炉为调频运行模式时，通过调频辅助服务手动/自动选择，确定电锅炉储能单元的运行方式；
21.当选择手动方式时，通过手动启停各电锅炉储能单元并手动调节电锅炉储能单元功率来响应机组调频负荷分配；
22.当选择自动方式时，电锅炉储能功率控制单元自动调节负荷响应机组调频负荷分配。
23.优选的，调频辅助服务功率控制是根据电网负荷指令变化，电锅炉辅助机组响应电网负荷需求，按照机组负荷指令处理系统计算并分配的负荷量，控制电锅炉各储能单元装置的启停及功率的调节。
24.优选的，当选择电锅炉为调峰运行模式时，通过调峰辅助服务手动/自动选择，确定电锅炉储能单元的运行方式；
25.当选择手动方式时，手动启停各电锅炉储能单元并手动调节电锅炉储能单元功率来响应机组调峰负荷分配；
26.当选择自动方式，且调峰联锁启动投入时，调峰辅助服务电锅炉联锁启停程序自动控制电锅炉的启停并且电锅炉储能功率控制单元自动调节负荷响应机组调峰负荷分配。
27.优选的，调峰辅助服务电锅炉联锁启停投退，即当电锅炉选择自动方式，调峰联锁启动投入时，控制系统根据机组分配的深度调峰负荷指令大小联锁启停各电锅炉储能单元，满足调峰辅助服务功率调节的需求，其具体步骤如下：
28.步骤1：调峰辅助服务投入；
29.步骤2：调峰联锁启动投入；
30.步骤3：0＜负荷指令≤19mw，联锁启动第一台电锅炉；
31.步骤4：19mw＜负荷指令≤39mw，联锁启动第二台电锅炉；
32.步骤5：39mw＜负荷指令≤59mw，联锁启动第三台电锅炉。
33.步骤6：59mw＜负荷指令≤79mw，联锁启动第四台电锅炉；
34.步骤7：降负荷过程时，依据上述负荷指令限依次联锁停止四台电锅炉。
35.优选的，调峰辅助服务功率控制是根据深度调峰指令变化，电锅炉辅助机组响应深度调峰负荷需求，按照机组负荷指令处理系统计算并分配的深度调峰负荷量及电锅炉运行模式与运行方式的选择控制电锅炉各储能单元装置的启停及功率的调节，其包括手动控制方式与自动控制方式。
36.优选的，当选择手动控制方式时，其具体步骤如下：
37.步骤1：调峰辅助服务投入；
38.步骤2：电锅炉储能单元投入手动；
39.步骤3：电锅炉功率控制投入手动；
40.步骤4：手动启停电锅炉储能单元；
41.步骤5：手动调节电锅炉功率。
42.优选的，当选择自动控制方式时，其具体步骤如下：
43.步骤1：调峰辅助服务投入；
44.步骤2：电锅炉储能单元投入自动；
45.步骤3：电锅炉功率控制投入自动；
46.步骤4：电储能单元联锁启停；
47.步骤5：电锅炉自动响应调峰负荷。
48.本发明通过调频、调峰模式的选择，手动、自动控制方式的选择，对机组负荷指令的精准处理与分配，储能单元负荷分配与控制，储能单元的联锁启停、投切，机组调峰辅助服务储能单元联锁启停、投退，实现对电锅炉蓄热储能系统柔性启停控制，实现火力发电机组调频、调峰，且快速无扰切换控制，并与供热机组控制系统灵活、可靠契合，实现功率实时、精准计算、负荷无扰切换。本发明运行、控制相互独立，互不干扰，从而提高了储能蓄热系统的自动化水平及调节控制性能。
49.本发明用来辅助火力发电机组参与电网一次调频与电网深度调峰，通过采用该适应调频、调峰的电锅炉储能控制方法提高了电锅炉储能蓄热系统的自动化水平及调节控制性能，降低了运行人员工作强度；有效地满足了电网频率与负荷的需求，保障了电网频率的稳定，保证了电网的安全运行。
附图说明
50.图1为本发明的电锅炉储能电热平衡及新能源消纳原理图。
51.图2为本发明的控制功能流程图。
52.图3为本发明的联锁启停控制流程图。
53.图4为本发明的能量平衡示意图。
具体实施方式
54.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
55.如图1所示，为电锅炉储能电热平衡及新能源消纳原理图，本发明为每台供热机组配置两个电锅炉储能能单元，满足两台机组调频、深度调峰的要求。
56.当机组进行调峰运行时，通过调整四台电锅炉储能单元的负荷，通过电锅炉补偿供热，降低供热机组上网出力，实现机组深度调峰，从而为风电、光伏等新能源增加上网空间；同时对于供热机组由于电热耦合相应减少热量所导致的供热不足，则通过电锅炉消耗部分过剩风电进行补偿供热，从而在保证供热的情况下实现对过剩风电的消纳。
57.当机组进行调频运行时，通过调整两个电锅炉储能单元的负荷，利用电锅炉的储能特性，通过电锅炉的辅助调节，快速响应机组agc(自动发电控制)负荷指令，从而达到快速调节机组负荷，使机组负荷及时跟上agc负荷指令，从而改变传统的机组响应agc负荷指令滞后的问题，提高agc响应品质。
58.如图2所示，是本发明的控制功能流程图。首先根据机组的运行状况确定电锅炉的运行模式，其次根据电锅炉系统的设备状况及是否存在故障或检修选择电锅炉手动或自动运行方式，最后电锅炉储能单元按照设定的运行方式接收机组调频或调峰负荷分配，进行储能单元功率调节控制。
59.手动/自动方式选择：当电锅炉系统处于调频运行模式时，电锅炉储能单元投入自动且电锅炉控制投入自动，则储能单元自动响应机组agc指令分配负荷；
60.当电锅炉系统处于调峰运行模式时，电锅炉储能单元投入自动且电锅炉控制投入自动，则各储能单元自动响应机组调峰所分配负荷；
61.电锅炉储能单元投入自动且电锅炉控制投入手动时，则通过手动调节电锅炉控制负荷，各储能单元自动接收电锅炉控制设定负荷从而响应机组调峰所分配负荷；
62.电锅炉储能单元手动且电锅炉控制手动时，则通过手动调节电锅炉各储能单元负荷从而响应机组调峰所分配负荷。
63.如图3所示，是本发明的联锁启停控制流程图，本发明充分考虑机组调频与调峰需求，设计了独立的调频与调峰模式，且模式间可快速、无扰切换；同时设计了全工况调频、调峰储能控制系统的自动、半自动及手动启停控制和调节运行方式，从而解决了电储能单元数量多，控制难度大，控制复杂的问题，适应了机组调频、调峰的需求。
64.调峰辅助服务电锅炉联锁启停投退的流程如下：
65.当电锅炉选择自动方式，调峰联锁启动投入时，控制系统根据机组分配的深度调峰负荷指令大小联锁启停各电锅炉储能单元，满足调峰辅助服务功率调节的需求。其步骤流程如下：
66.步骤1：调峰辅助服务投入；
67.步骤2：调峰联锁启动投入；
68.步骤3：0＜负荷指令≤19mw，联锁启动第一台电锅炉；
69.步骤4：19mw＜负荷指令≤39mw，联锁启动第二台电锅炉；
70.步骤5：39mw＜负荷指令≤59mw，联锁启动第三台电锅炉。
71.步骤6：59mw＜负荷指令≤79mw，联锁启动第四台电锅炉。
72.步骤7：降负荷过程时，依据上述负荷指令限依次联锁停止四台电锅炉。
73.如图4所示，是本发明的能量平衡示意图，储能控制系统首先要实现与机组控制系统功率实时、精准计算，负荷无扰切换，系统指令分配无缝衔接，无扰切换，运行、控制相互独立，互不干扰。本发明与机组协调控制系统实现双闭环控制，充分挖掘和利用电锅炉的储能特性；同时设计电锅炉指令智能计算专家系统，实现机组与电储能系统指令的按需分配，包括负荷指令计算逻辑，指令限幅，速率限制等。
74.本发明的技术方案成熟可靠，控制系统运行稳定。本发明在热电机组应用验证及连续的调频、深度调峰运行中，可以取得良好的控制应用效果，带来良好的调频、深度调峰收益。同时随着该技术的普遍应用，会大幅提高供热机组的调节性能，改善agc响应品质，从而促进新能源的消纳，产生良好的社会效益。
75.上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。