一种基于调频服务储能电站的有功调度控制系统及方法与流程

1.本发明属于储能电站的有功调度技术领域，涉及一种储能电站的有功调度控制系统及方法，尤其是一种基于调频服务储能电站的有功调度控制系统及方法。


背景技术：

2.中国的电化学储能市场中，新能源发电、电网辅助服务、电网侧储能、分布式及微网、用户侧削峰填谷等各类装机规模占比分别为31.4％、31.8％、21.7％、5.6％、10.9％。可见与电网相关的储能市场占比超过50％，电化学储能技术应用与电网企业息息相关。
3.电网辅助服务中主要是电源侧与电网互动时提供的有偿服务。调峰、调频与备用是补偿费用的主要组成部分。储能电站在现有有功调度的情况下，通过针对电网发生负荷变动和频率波动，进行频率和功率补偿，但是由于电网中各类电厂众多，补偿费用普遍由发电厂均摊，其中主要是火力发电厂，造成其补贴均从各电厂中进行均分。且在电网运行时，储能电站未能有效地在合理经济运行区间进行工作。因此针对电网的整体运行情况，对储能电站进行合理补偿。
4.因此如何做好储能电站的与调频服务有功调度工作，充分发挥储能电站的优势，参与电网调频是本领域技术人员亟待解决的技术难题。
5.经检索，未发现与本发明相同或相似的现有技术的专利文献。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于调频服务储能电站的有功调度控制系统及方法，能够在保证系统运行安全的前提下，依据电站运行特性，保证电网核电站的安全性，避免了因频率波动造成电网调频处理低的现场，确保电网安全运行。
7.本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
8.一种基于调频服务储能电站的有功调度控制系统，包括：功率数据处理模块、频率控制及监测评估模块；所述频率控制及监测评估模块包括频率波动监测模块和频率扰动出力调控模块；
9.所述功率数据处理模块，用于收集当前储能电站各子站功率出力值，并进行求和，同时收集调控电网下达的调度功率agc指令，进而对储能电站各子站平均分配差值指令；
10.所述频率控制及监测评估模块，用于对储能电站各子站的出力情况和电网的大频率扰动信号进行监测和评估，并根据评估结果对储能电站的有功进行控制调度；
11.所述频率波动监测模块，用于监测当前电网实时频率和储能电站各子站的出力情况，并对电网的大频率扰动信号进行记录并传递至频率扰动出力调控模块；
12.所述频率扰动出力调控模块，用于针对频率波动监测模块记录的大频率扰动信号，对储能电站的有功进行控制调度。
13.一种基于调频服务储能电站的有功调度控制方法，包括以下步骤：
14.步骤1、功率数据处理模块收集当前储能电站各子站功率出力值，并进行求和，同
时收集电网下达的调度功率agc指令，进而对储能电站各子站平均分配差值指令；
15.步骤2、频率控制及监测评估模块对储能电站各子站的出力情况和电网的大频率扰动信号进行监测和评估，并根据评估结果对储能电站的有功进行控制调度。
16.而且，所述步骤1的具体步骤包括：
17.(1)接收储能电站功率实时值，并通过通过ems监控系统电网下达的调度功率agc指令；
18.(2)计算储能电站总有功功率，该储能电站总有功功率为所有bms电池管理系统上传至功率数据处理模块负荷数据之和；
19.(3)将储能电站总有功功率与电网下达的调度功率agc指令进行差值计算；
20.(4)当差值大于额定负荷的百分之一时，功率数据处理模块按照差值，对储能电站各子站平均分配差值功率指令。
21.而且，所述步骤2的具体步骤包括：
22.(1)频率波动监测模块实时监测储能电站各子站的功率输出值，并设置储能电站各子站功率输出上下限：子站上限为电池的额定容量，下限为0；
23.(2)频率波动监测模块对当前电网实时频率进行记录，并及时针对大频率扰动信号进行记录并传递至频率扰动出力调控模块；
24.(3)频率扰动出力调控模块针对频率波动监测模块记录的大频率扰动，对储能电站的有功进行控制调度。
25.而且，所述步骤2第(2)步的具体步骤包括：
26.①
频率波动监测模块对电网实时频率进行监测；
27.②
对扰动量大于等于0.033赫兹的大频率扰动信号进行记录并上传至频率扰动出力调控模块。
28.而且，所述步骤2第(3)步的具体步骤包括：
29.①
针对大扰动频率，频率扰动出力调控模块通过计算，得出电站负荷变动指令。
30.负荷变动指令＝(储能电站的额定负荷/3000*3％)*(电网频率-50.033)*60
31.②
针对负荷变动指令，通过负荷控制模块，输出到各子站控制器，控制负荷变动。
32.本发明的优点和有益效果：
33.1、本发明在进行储能电站功率进行调度时，对各子站的负荷进行调度统筹评估与控制，主要从并网频率波动、负荷响应速度，负荷安全控制三方面进行，有限保障储能电站安全运行，提高储能电站调频性能，通过储能电站调频服务，实现储能电站效益最大化。
34.2、本发明提出了电网频率波动情况下的储能电站各子站负荷指令分配的方法，快速平均分配电网大频率扰动后的负荷变动指令，提高储能电站的计算速度和处理能力，进一步利用储能电站的快速响应的优势，达到储能电站参与调频服务。
附图说明
35.图1是本发明的储能电站功率数据处理模块的处理流程框图；
36.图2是本发明的储能电站频率控制及监测评估模块的处理流程框图。
具体实施方式
37.以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：
38.一种基于调频服务储能电站的有功调度控制系统，包括：功率数据处理模块、频率控制及监测评估模块；所述频率控制及监测评估模块包括频率波动监测模块和频率扰动出力调控模块；
39.所述功率数据处理模块，用于收集当前储能电站各子站功率出力值，并进行求和，同时收集调控电网下达的调度功率agc指令，进而对储能电站各子站平均分配差值指令；
40.所述频率控制及监测评估模块，用于对储能电站各子站的出力情况和电网的大频率扰动信号进行监测和评估，并根据评估结果对储能电站的有功进行控制调度；
41.所述频率波动监测模块，用于监测当前电网实时频率和储能电站各子站的出力情况，并对电网的大频率扰动信号进行记录并传递至频率扰动出力调控模块；
42.所述频率扰动出力调控模块，用于针对频率波动监测模块记录的大频率扰动信号，对储能电站的有功进行控制调度。
43.在本实施例中，所述功率数据处理模块，针对agc指令，对指令进行比对，当指令大于储能电站总负荷时，按照储能电站总负荷指令，平均分配给bms系统，当agc指令与bms系统的总负荷偏差超过储能电站额定负荷的百分之一时，按照agc总指令减去bms系统总和在除以bms数量进行指令下达。实现储能电站快速响应agc指令的功能。
44.在本实施例中，通过频率控制及监测评估模块，对电网频率进行实施监测，当电网频率在50.033-49.967hz区间时，此时模块不进行计算。
45.当电网频率不在此范围时，大于50赫兹的频率减去50.033，得出差值，将差值乘以60得出
△
r；则负荷变动指令＝(储能电站的额定负荷/3000*储能电站要求的不等率)*
△
r；其中，
△
r＝(电网频率-50.033)*60，进而得出总的降负荷指令，将其除以bms个数，得出每个bms的功率指令。
46.当电网频率不在此范围时，将49.967减去小于50赫兹的频率，得出差值，将差值乘以60得出
△
r。则负荷变动指令＝(储能电站的额定负荷/3000*储能电站要求的不等率)*
△
r；其中，
△
r＝(49.967-电网频率)*60，进而得出总的升负荷指令，将其除以bms个数，得出每个bms的功率指令。
47.在本实施例中，储能电站要求的不等率(0.5％-3％)
48.图1是储能电站功率数据处理模块，针对agc的指令，通过ems监控系统的传递，传至功率数据处理模块，同时，储能电站bms电池管理系统将实发功率传递至功率数据处理模块。功率数据处理模块对电站内的所有的bms电池管理系统的数据进行求和，将求和值与agc指令进行对比，当差值大于额定负荷的百分之一时，功率数据处理模块对所有bms电池管理系统平均分配差值指令。
49.图2频率控制及监测评估模块，对电网频率进行实施监测，当电网频率波动大于0.033hz时，通过计算储能电站的总容量，计算得出电站负荷动作幅度，将负荷动作值平分至所有bms电池管理系统，达到快速提供调频服务的效果。
50.一种基于调频服务储能电站的有功调度控制方法，包括以下步骤：
51.步骤1、功率数据处理模块，收集当前储能电站各子站功率出力值，并进行求和，同时收集电网下达的调度功率agc指令，进而对储能电站各子站平均分配差值指令；
52.所述步骤1的具体步骤包括：
53.(1)接收储能电站功率实时值，并通过通过ems监控系统电网下达的调度功率agc指令；
54.(2)计算储能电站总有功功率，该储能电站总有功功率为所有bms电池管理系统上传至功率数据处理模块负荷数据之和；
55.(3)将储能电站总有功功率与电网下达的调度功率agc指令进行差值计算；
56.(4)当差值大于额定负荷的百分之一时，功率数据处理模块按照差值，对储能电站各子站平均分配差值功率指令。
57.在本实施例中，所述差值功率指令＝(电网下达的调度功率agc指令-bms电池管理系统上传之和)/bms电池管理系统的数量，就是各子站的功率指令。
58.步骤2、频率控制及监测评估模块对储能电站各子站的出力情况和电网的大频率扰动信号进行监测和评估，并根据评估结果对储能电站的有功进行控制调度。
59.所述步骤2的具体步骤包括：
60.(2)频率波动监测模块实时监测储能电站各子站的功率输出值，并设置储能电站各子站功率输出上下限：子站上限为电池的额定容量，下限为0；
61.(2)频率波动监测模块对当前电网实时频率进行记录，并及时针对大频率扰动信号进行记录并传递至频率扰动出力调控模块；
62.所述步骤2第(2)步的具体步骤包括：
63.①
频率波动监测模块对电网实时频率进行监测；
64.②
对扰动量大于等于0.033赫兹的大频率扰动信号进行记录并上传至频率扰动出力调控模块。
65.(3)频率扰动出力调控模块针对频率波动监测模块记录的大频率扰动，对储能电站的有功进行控制调度。
66.所述步骤2第(3)步的具体步骤包括：
67.①
针对大扰动频率，频率扰动出力调控模块通过计算，得出电站负荷变动指令。
68.负荷变动指令＝(储能电站的额定负荷/3000*3％)*(电网频率-50.033)*60
69.②
针对负荷变动指令，通过负荷控制模块，输出到各子站控制器，控制负荷变动。
70.需要强调的是，本发明所述实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。