基于飞轮储能的混合储能火力发电机组的一次调频方法与流程

1.本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种基于飞轮储能的混合储能火力发电机组的一次调频方法。


背景技术：

2.随着用电需求的不断增大,对电力系统中的火力发电机组等设备进行合理的管理变得愈加重要。在电网中，用户的用电需求需要与发电机组产生的电能相适应，当产生不平衡状态时需要对发电机组进行调整。主要的调整手段包括一次调频和二次调频等。
3.相关技术中，对火力发电机组进行一次调频时，通常是基于机组自身固有的调频功能进行自动发电控制。比如，具有纯液压调速系统的发电机组根据油压信号调节机组的气门进行相应的动作，对机组输出进行调节等。然而，上述的调频方式，仅基于机组的自动发电控制模式进行调频，在某些情况下可能无法满足一次调频所需的功率增量，调频效果较差，无法达到预期的调频效果，且调频的响应速度较慢。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本发明的第一个目的在于提出一种基于飞轮储能的混合储能火力发电机组的一次调频方法。
6.本发明的第二个目的在于提出一种基于基于飞轮储能的混合储能火力发电机组的一次调频系统。
7.本发明的第三个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
8.为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种基于飞轮储能的混合储能火力发电机组的一次调频方法，包括：
9.采集电网母线的频率值,根据所述频率值计算火力发电机组进行一次调频所需的目标功率增量δp；
10.采集飞轮储能装置的实时转速，根据所述实时转速计算所述飞轮储能装置能够实时输出的最大功率增量δpf；
11.采集锂电池储能装置的荷电状态、额定功率值和实时功率值，根据所述额定功率值和所述实时功率值计算所述锂电池储能装置能够实时输出的最大功率增量δpb；
12.结合所述飞轮储能装置和所述锂电池储能装置的实际功率调节能力以及发电机的转速，动态分配所述一次调频中所述飞轮储能装置、所述锂电池储能装置和所述机组提供的功率增量。
13.可选地，在本发明的一个实施例中，所述动态分配所述一次调频中所述飞轮储能装置、所述锂电池储能装置和所述机组提供的功率增量，包括：
14.在所述目标功率增量δp大于零、所述实时转速大于最小转速且小于最大转速和所述荷电状态大于0.2且小于0.8的情况下，判断所述目标功率增量δp、所述δpf和所述δ
pb之间的关系，
15.如果所述δpf大于所述δp，则控制所述机组的汽轮机调门和功率保持不变，由所述飞轮储能装置提供所述一次调频所需的目标功率增量δp；
16.如果所述δp大于所述δpf，且所述δpf与所述δpb的和大于所述δp，则对所述飞轮储能装置进行虚拟下垂控制和惯性控制，并由所述锂电池储能装置补充缺额功率。
17.可选地，在本发明的一个实施例中，所述动态分配所述一次调频中所述飞轮储能装置、所述锂电池储能装置和所述机组提供的功率增量，包括：
18.在所述目标功率增量δp大于零、所述实时转速大于最小转速和所述荷电状态大于0.8的情况下，判断所述目标功率增量δp和所述δpf之间的关系，
19.如果所述δpf大于所述δp，则控制所述机组的汽轮机调门和功率保持不变，由所述飞轮储能装置提供所述一次调频所需的目标功率增量δp；
20.如果所述δp大于所述δpf，且所述δpf大于零，则对所述飞轮储能装置进行虚拟下垂控制和惯性控制，并由所述机组提供缺额功率。
21.可选地，在本发明的一个实施例中，所述动态分配所述一次调频中所述飞轮储能装置、所述锂电池储能装置和所述机组提供的功率增量，包括：
22.在所述目标功率δp增量大于零、所述实时转速等于最小转速和所述荷电状态大于0.2且小于0.8的情况下，判断所述目标功率增量δp和所述δpb之间的关系，
23.如果所述δpb大于所述δp，则控制所述机组的汽轮机调门和功率保持不变，由所述锂电池储能装置提供所述一次调频所需的目标功率增量δp；
24.如果所述δp大于所述δpb，且所述δpb大于零，则由所述机组提供缺额功率。
25.可选地，在本发明的一个实施例中，所述动态分配所述一次调频中所述飞轮储能装置、所述锂电池储能装置和所述机组提供的功率增量，包括：
26.在所述目标功率增量δp小于零、所述实时转速小于最大转速和所述荷电状态大于0.2且小于0.8的情况下，判断所述目标功率增量δp、所述δpf和所述δpb之间的关系，
27.如果所述δpf的绝对值大于所述δp的绝对值，且所述δp的绝对值大于零，则控制所述机组的汽轮机调门和功率保持不变，由所述飞轮储能装置提供所述一次调频所需的目标功率增量δp；
28.如果所述δp的绝对值大于所述δpf的绝对值，所述δpf的绝对值大于零，且所述δpf的绝对值与所述δpb的绝对值的和大于所述δp的绝对值，则对所述飞轮储能装置进行虚拟下垂控制和惯性控制，并由所述锂电池储能装置补充缺额功率。
29.可选地，在本发明的一个实施例中，所述动态分配所述一次调频中所述飞轮储能装置、所述锂电池储能装置和所述机组提供的功率增量，包括：
30.在所述目标功率增量δp小于零、所述实时转速小于最大转速和所述荷电状态大于0.8的情况下，判断所述目标功率增量δp和所述δpf之间的关系，
31.如果所述δpf的绝对值大于所述δp的绝对值，且所述δp的绝对值大于零，则控制所述机组的汽轮机调门和功率保持不变，由所述飞轮储能装置提供所述一次调频所需的目标功率增量δp；
32.如果所述δp的绝对值大于所述δpf的绝对值，且所述δpf的绝对值大于零，则对所述飞轮储能装置进行虚拟下垂控制和惯性控制，并由所述机组补充缺额功率。
33.可选地，在本发明的一个实施例中，所述动态分配所述一次调频中所述飞轮储能装置、所述锂电池储能装置和所述机组提供的功率增量，包括：
34.在所述目标功率增量δp大于零、所述实时转速大于最小转速、所述荷电状态大于0.2且小于0.8以及所述δpf与所述δpb的和大于零且小于所述δp的情况下，根据所述发电机的转速确定所述飞轮储能装置、所述锂电池储能装置和所述机组提供的功率增量，
35.如果所述发电机的转速的绝对值小于预设的转速阈值，则对所述飞轮储能装置进行虚拟下垂控制和惯性控制，控制所述锂电池储能装置输出所述最大功率增量δpb，并由所述机组补充缺额功率；
36.如果所述发电机的转速的绝对值大于预设的转速阈值，则对所述飞轮储能装置进行虚拟下垂控制和惯性控制，并由所述锂电池储能装置补充缺额功率。
37.可选地，在本发明的一个实施例中，通过以下公式对所述飞轮储能装置进行虚拟下垂控制和惯性控制：
[0038][0039]
其中，pf(t)为t时刻飞轮储能的输出功率,me为虚拟惯性控制系数，kd是下垂系数。
[0040]
为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种基于飞轮储能的混合储能火力发电机组的一次调频系统，包括：
[0041]
第一计算模块，用于采集电网母线的频率值,根据所述频率值计算火力发电机组进行一次调频所需的目标功率增量δp；
[0042]
第二计算模块，用于采集飞轮储能装置的实时转速，根据所述实时转速计算所述飞轮储能装置能够实时输出的最大功率增量δpf；
[0043]
第三计算模块，用于采集锂电池储能装置的荷电状态、额定功率值和实时功率值，根据所述额定功率值和所述实时功率值计算所述锂电池储能装置能够实时输出的最大功率增量δpb；
[0044]
调频模块，用于结合所述飞轮储能装置和所述锂电池储能装置的实际功率调节能力以及发电机的转速，动态分配所述一次调频中所述飞轮储能装置、所述锂电池储能装置和所述机组提供的功率增量。
[0045]
为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明第一方面实施例所述的基于飞轮储能的混合储能火力发电机组的一次调频方法。
[0046]
本发明的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：本技术先确定电网频率进行一次调频的功率缺值，再比较功率缺值与储能单元的输出功率的大小，判断储能单元和机组的动作情况。从而根据发电机组当前所处的不同工况，控制机组中的储能单元和机组进行不同的动作，其中，对飞轮储能单元采用虚拟下垂控制和惯性控制的方法，由锂电池储能单元吸收差额功率，将机组作为调频的后备保障。由此，本技术将储能资源参与到自动发电控制中，优先使用飞轮储能单元，延长锂电池储能技术的使用年限，在飞轮储能无法单独调频时，采用锂电池储能和飞轮储能的混合储能方式，提高发电机使用年限，将发电机组
作为调频的后备保障，保证电能质量改善调频效果，提高响应速度。并且，对飞轮储能装置采用虚拟下垂控制和惯性控制的方法，使飞轮储能具有虚拟惯性特性，提高电力系统的稳定性。
[0047]
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0048]
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0049]
图1为本发明所提供的一种基于飞轮储能的混合储能的火力发电机组一次调频方法的流程图；
[0050]
图2为本发明所提供的一种一次调频中飞轮储能装置、锂电池储能装置和机组提供的功率增量的动态分配方法的流程示意图；
[0051]
图3为本发明所提供的一种基于飞轮储能的混合储能的火力发电机组一次调频系统的结构示意图。
具体实施方式
[0052]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0053]
需要说明的是，随着储能技术的不断发展，在本发明的实施例中，将储能资源参与到发电机组的自动发电控制中，从而可以有效提高自动发电效率，弥补传统自动发电控制的弊端，改善调频效果，提高响应速度。在发明实施例中采用的储能装置包括飞轮储能装置和锂电池储能装置。
[0054]
其中，飞轮储能属于部分属于功率型储能技术，储能密度大，功率密度高，响应速度快，循环次数高，使用寿命长，效率高和回收无污染，在可再生能源消纳、发电厂调频领域均可发挥较大作用。而锂电池储能属于能量型储能技术，能量密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应、绿色环保。因此，本技术预先在发电机组中设置了上述两种储能装置，再结合机组自身的功能，使用混合储能达到将两者的优点相结合的目的。
[0055]
下面参考附图描述本发明实施例的基于飞轮储能的混合储能火力发电机组的一次调频方法和系统。
[0056]
图1为本发明所提供的一种基于飞轮储能的混合储能的火力发电机组一次调频方法流程图。
[0057]
如图1所示，该基于飞轮储能的混合储能的火力发电机组一次调频方法包括以下步骤：
[0058]
步骤s10:采集电网母线的频率值,根据频率值计算火力发电机组进行一次调频所需的目标功率增量δp。
[0059]
其中，一次调频是指电网的频率一旦偏离额定值时，电网中机组的控制系统就自动地控制机组有功功率的增减，限制电网频率变化，使电网频率维持稳定的自动控制过程。
当电网频率降低时，一次调频功能要求机组利用其蓄热快速增负荷；反之，机组快速减负荷。
[0060]
具体的，本技术先确定一次调频所需的目标功率增量δp，便于后续根据该功率增量δp确定各储能装置和机组的动作情况，以满足一次调频所需功率增量。由于一次调频在电网的频率偏离时执行，因此根据电网母线的频率值计算目标功率增量δp。
[0061]
在本发明的一个实施例中，根据频率值计算所需的目标功率增量δp可以通过将采集的电网母线的频率值乘以火力发电电机组的功率-频率静待性系数的相反数计算获得。举例而言，在本实施例中，采集的电网母线的频率值为δf，火力发电机组功率-频率静待性系数为kg，则目标功率增量δp＝-kgδf。
[0062]
步骤s20:采集飞轮储能装置的实时转速，根据实时转速计算飞轮储能装置能够实时输出的最大功率增量δpf。
[0063]
其中，飞轮储能是指利用电动机带动飞轮高速旋转，在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的储能方式。因此，在由飞轮储能装置提供功率增量时，在发明一个实施例中可以根据飞轮的转速计算飞轮储能装置所能释放的功率值和所能吸收的功率值，进而确定飞轮储能装置能够实时输出的最大功率增量δpf。
[0064]
在本发明的一个实施例中，飞轮储能装置能够实时输出的最大功率增量δpf可以通过飞轮输出扭矩乘以转速计算得到，
[0065]
举例而言，在本实施例中，飞轮输出扭矩为tem，转速为δn，则飞轮储能装置能够实时输出的最大功率增量δpf＝tem*δn。
[0066]
步骤s30:采集锂电池储能装置的荷电状态、额定功率值和实时功率值，根据额定功率值和实时功率值计算锂电池储能装置能够实时输出的最大功率增量δpb。
[0067]
其中，锂电池的荷电状态(state of charge，简称soc)是锂电池的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值。本发明先采集锂电池储能装置的荷电状态，将荷电状态作为后续确定飞轮储能装置、锂电池储能装置和机组如何提供的功率增量的一种判断条件。
[0068]
具体的，本技术先确定锂电池储能装置的额定功率值p
b-rated
和实时功率值p
b-actual
，根据额定功率值和实时功率值计算锂电池储能装置所能释放的功率值和所能吸收的功率值，进而确定锂电池储能装置能够实时输出的最大功率增量δpb。比如，将实时功率值减去额定功率值确定锂电池储能装置能释放的功率值等。
[0069]
步骤s40:结合飞轮储能装置和锂电池储能装置的实际功率调节能力以及发电机的转速，动态分配一次调频中飞轮储能装置、锂电池储能装置和机组提供的功率增量。
[0070]
其中，飞轮储能装置和锂电池储能装置的实际功率调节能力，是指上述各装置能够实时输出的最大功率增量。
[0071]
具体的，本发明将一次调频的功率缺值即δp，与储能装置的实际能够输出的功率进行比较，先使用飞轮储能单元提供所需的功率增量，在飞轮储能无法单独调频时，采用锂电池储能和飞轮储能的混合储能方式，若混合储能单元也无法实现调频，则再结合发电机组自身的调频能力进行调频。
[0072]
为了更加清楚的说明本发明动态分配一次调频中飞轮储能装置、锂电池储能装置和机组提供的功率增量方法的具体实现过程，下面以发明中提供的一种功率增量的动态分配方法进行示例性说明。
[0073]
图2为本发明所提供的一种动态分配一次调频中飞轮储能装置、锂电池储能装置和机组提供的功率增量方法的流程示意图。如图2所示，该方法首先获取电网频率值f，转速ω，负荷soc，飞轮转速n，之后对应计算求取一次调频功率增量δp、计算飞轮储能装置所能释放的功率值和所能吸收的功率值δpf和计算锂电池储能装置能够实时输出的最大功率增量δpb，接着根据δp、δpf和δpb之间的各种数量关系，动态分配一次调频中飞轮储能装置、锂电池储能装置和机组提供的功率增量。该方法提供了几种不同情况下的功率变化量的分配方法。
[0074]
作为第一种示例，该动态分配一次调频中飞轮储能装置、锂电池储能装置和机组提供的功率增量，包括：
[0075]
在目标功率增量δp大于零、实时转速大于最小转速且小于最大转速和荷电状态大于0.2且小于0.8的情况下，判断目标功率增量δp、δpf和δpb之间的关系，
[0076]
如果δpf大于δp，即δpf》δp》0，则控制机组的汽轮机调门和功率保持不变，由飞轮储能装置提供一次调频所需的目标功率增量δp；
[0077]
如果δp大于δpf，且δpf与δpb的和大于δp，即δp》δpf》0，δpf+δpb》δp》0，则对飞轮储能装置进行虚拟下垂控制和惯性控制，并由锂电池储能装置补充缺额功率。
[0078]
其中，锂电池储能装置补充缺额功率：pb(t)＝δp-pf(t)，pb(t)为t时刻电化学储能的输出功率指令，pf(t)为t时刻飞轮储能的输出功率指令，δpf为飞轮储能可以实时输出的最大功率，δpb为锂电池储能可以实时输出的最大功率。
[0079]
具体的，在本发明的一个实施例之中，对飞轮储能装置进行虚拟下垂控制和惯性控制的方法包括：
[0080]
其中，pf(t)为t时刻飞轮储能的输出功率，kd是下垂系数，me为虚拟惯性控制系数。
[0081]
作为第二种示例，动态分配一次调频中飞轮储能装置、锂电池储能装置和机组提供的功率增量，包括：
[0082]
在目标功率增量δp大于零、实时转速大于最小转速和荷电状态大于0.8的情况下，判断目标功率增量δp和δpf之间的关系，
[0083]
如果δpf大于δp，即δpf》δp》0，则控制机组的汽轮机调门和功率保持不变，由飞轮储能装置提供一次调频所需的目标功率增量δp；
[0084]
如果δp大于δpf，且δpf大于零，即δp》δpf》0，则对飞轮储能装置进行虚拟下垂控制和惯性控制，并由机组提供缺额功率。
[0085]
其中，机组需要提供的功率变化量δp
u＝
δp-pf(t)，pf(t)为t时刻飞轮储能的输出功率指令，δpf为飞轮储能可以实时输出的最大功率。
[0086]
具体的，在本发明的一个实施例之中，对飞轮储能进行虚拟下垂控制和惯性控制方法:
[0087][0088]
作为第三种示例，动态分配一次调频中飞轮储能装置、锂电池储能装置和机组提供的功率增量，包括：
[0089]
在目标功率δp增量大于零、实时转速等于最小转速和荷电状态大于0.2且小于0.8的情况下，判断目标功率增量δp和δpb之间的关系，
[0090]
如果δpb大于δp，即δpb》δp》0，则控制机组的汽轮机调门和功率保持不变，由锂电池储能装置提供一次调频所需的目标功率增量δp；
[0091]
如果δp大于δpb，且δpb大于零，即δp》δpb》0，则由机组提供缺额功率。
[0092]
具体的，在本发明的一个实施例之中，机组需要提供的缺额功率可以为δpu，可以通过公式δp
u＝
δp-pb(t)，对缺额功率进行计算，其中，pb(t)为t时刻锂电池储能的输出功率指令。
[0093]
作为第四种示例，动态分配一次调频中飞轮储能装置、锂电池储能装置和机组提供的功率增量，包括：
[0094]
在目标功率增量δp小于零、实时转速小于最大转速和荷电状态大于0.2且小于0.8的情况下，判断目标功率增量δp、δpf和δpb之间的关系，
[0095]
如果δpf的绝对值大于δp的绝对值，且δp的绝对值大于零，即|δpf|》|δp|》0则控制机组的汽轮机调门和功率保持不变，由飞轮储能装置提供一次调频所需的目标功率增量δp；
[0096]
如果δp的绝对值大于δpf的绝对值，δpf的绝对值大于零，且δpf的绝对值与δpb的绝对值的和大于δp的绝对值，即|δp|》|δpf|》0，|δpf+δpb|》|δp|》0，则对飞轮储能装置进行虚拟下垂控制和惯性控制，并由锂电池储能装置补充缺额功率。
[0097]
具体的，在本发明的一个实施例之中，对飞轮储能装置进行虚拟下垂控制和惯性控制，并由锂电池储能装置补充缺额功率的方法为：
[0098][0099]
作为第五种示例，动态分配一次调频中飞轮储能装置、锂电池储能装置和机组提供的功率增量，包括：
[0100]
在目标功率增量δp小于零、实时转速小于最大转速和荷电状态大于0.8的情况下，判断目标功率增量δp和δpf之间的关系，
[0101]
如果δpf的绝对值大于δp的绝对值，且δp的绝对值大于零，即|δpf|》|δp|》0，则控制机组的汽轮机调门和功率保持不变，由飞轮储能装置提供一次调频所需的目标功率增量δp；
[0102]
如果δp的绝对值大于δpf的绝对值，且δpf的绝对值大于零，即|δp|》|δpf|》0，则对飞轮储能装置进行虚拟下垂控制和惯性控制，并由机组补充缺额功率。机组需要提供
的功率变化量δp
u＝
δp-pf(t)。
[0103]
作为第六种示例，动态分配一次调频中飞轮储能装置、锂电池储能装置和机组提供的功率增量，包括：
[0104]
在目标功率增量δp大于零、实时转速大于最小转速、荷电状态大于0.2且小于0.8以及δpf与δpb的和大于零且小于δp的情况下，即δp》δpf+δpb》0，根据发电机的转速确定飞轮储能装置、锂电池储能装置和机组提供的功率增量，
[0105]
如果发电机的转速的绝对值小于预设的转速阈值，则对飞轮储能装置进行虚拟下垂控制和惯性控制，控制锂电池储能装置输出最大功率增量δpb，并由机组补充缺额功率；
[0106]
如果发电机的转速的绝对值大于预设的转速阈值，则对飞轮储能装置进行虚拟下垂控制和惯性控制，并由锂电池储能装置补充缺额功率。
[0107]
举例而言，在本技术的一个实施例之中，该预设的转速阈值可以为50rad/min，也即是，若|δn|≤50rad/min，机组需要提供的功率变化量δp
u＝
δp-pf(t)-pb(t)，对飞轮储能进行虚拟下垂控制和惯性控制，控制锂电池储能装置补充缺额功率，，pb(t)为t时刻电化学储能的输出功率指令，pf(t)为t时刻飞轮储能的输出功率指令；若|δn|》50rad/min，对飞轮储能进行虚拟下垂控制和惯性控制，由于机组不动作处于转速死区，则锂电池储能装置补充缺额功率，其中，锂电池储能装置补充缺额功率pb(t)＝δp-pf(t)，pb(t)为t时刻电化学储能的输出功率指令，pf(t)为t时刻飞轮储能的输出功率指令。
[0108]
进一步地，在本技术的一个实施例之中，通过以下公式对飞轮储能装置进行虚拟下垂控制和惯性控制：
[0109][0110]
其中，pf(t)为t时刻飞轮储能的输出功率,me为虚拟惯性控制系数，kd是下垂系数。
[0111]
除了上述对动态分配一次调频中飞轮储能装置、锂电池储能装置和机组提供的功率增量方法之外，在本发明的下列实施例中还可以对一次调频中飞轮储能装置、锂电池储能装置和机组提供的功率增量进行其他的分配示例，下面详细说明其他的分配示例：
[0112]
作为第七种示例，动态分配一次调频中飞轮储能装置、锂电池储能装置和机组提供的功率增量，包括：
[0113]
在目标功率增量δp小于零、实时转速等于最大转速和荷电状态大于0.2且小于0.8的情况下，判断目标功率增量δp、δpf和δpb之间的关系，
[0114]
如果δpb的绝对值大于δp的绝对值，则控制机组的汽轮机调门和功率保持不变，锂电池储能装置提供一次调频所需的功率增量δp＝pb(t)，其中，pb(t)为t时刻锂电池储能的输出功率指令；
[0115]
如果δp的绝对值大于δpb的绝对值，则由机组提供缺额功率。
[0116]
具体的，在本技术的一个实施例之中，当|δp|》|δpb|》0，机组需要提供的功率变化量δpu＝δp-pb(t)。pb(t)为t时刻锂电池储能的输出功率指令，δpb为锂电池储能可以实时输出的最大功率。
[0117]
作为第八种示例，动态分配一次调频中飞轮储能装置、锂电池储能装置和机组提
供的功率增量，包括：
[0118]
在目标功率δp增量等于0，即δp＝0，则控制机组的汽轮机调门保持不变，飞轮储能和锂电池储能都处于保持状态，既不放电也不吸收电。
[0119]
作为第九种示例，动态分配一次调频中飞轮储能装置、锂电池储能装置和机组提供的功率增量，包括：
[0120]
在目标功率δp增量小于零、实时转速小于最大转速、荷电状态大于0.2且小于0.8以及δp的绝对值大于δpb与δpf的和，即|δp|》|δpf+δpb|》0，根据发电机的转速确定飞轮储能装置、锂电池储能装置和机组提供的功率增量，
[0121]
如果发电机的转速的绝对值小于预设的转速阈值，则对飞轮储能装置进行虚拟下垂控制和惯性控制，控制锂电池储能装置输出最大功率增量δpb，并由机组补充缺额功率；
[0122]
如果发电机的转速的绝对值大于预设的转速阈值，则对飞轮储能装置进行虚拟下垂控制和惯性控制，并由锂电池储能装置补充缺额功率。
[0123]
举例而言，预设的转速阈值可以为50rad/min，若|δn|≤50rad/min，机组需要提供的功率变化量δp
u＝
δp-pf(t)-pb(t)，对飞轮储能进行虚拟下垂控制和惯性控制，控制锂电池储能装置补充缺额功率，pb(t)为t时刻电化学储能的输出功率指令，pf(t)为t时刻飞轮储能的输出功率指令；若|δn|》50rad/min，对飞轮储能进行虚拟下垂控制和惯性控制，由于机组不动作处于转速死区，则锂电池储能装置补充缺额功率，其中，锂电池储能装置补充缺额功率pb(t)＝δp-pf(t)，pb(t)为t时刻电化学储能的输出功率指令，pf(t)为t时刻飞轮储能的输出功率指令。
[0124]
综上所述，本发明提出一种基于飞轮储能的混合储能火力发电机组的一次调频方法，先确定电网频率进行一次调频的功率缺值，再比较功率缺值与储能单元的输出功率的大小，判断储能单元和机组的动作情况。从而根据发电机组当前所处的不同工况，控制机组中的储能单元和机组进行不同的动作，其中，对飞轮储能单元采用虚拟下垂控制和惯性控制的方法，由锂电池储能单元吸收差额功率，将机组作为调频的后备保障。由此，该方法将储能资源参与到自动发电控制中，优先使用飞轮储能单元，延长锂电池储能技术的使用年限，在飞轮储能无法单独调频时，采用锂电池储能和飞轮储能的混合储能方式，提高发电机使用年限，将发电机组作为调频的后备保障，保证电能质量改善调频效果，提高响应速度。并且，对飞轮储能装置采用虚拟下垂控制和惯性控制的方法，使飞轮储能具有虚拟惯性特性，提高电力系统的稳定性。
[0125]
图3为本发明实施例所提供的一种基于飞轮储能的混合储能火力发电机组的一次调频系统的结构示意图。
[0126]
如图3所示，基于飞轮储能的混合储能火力发电机组的一次调频系统，包括以下模块：第一计算模块100、第二计算模块200、第三计算模块300和调频模块400。
[0127]
其中，第一计算模块100，用于采集电网母线的频率值,根据频率值计算火力发电机组进行一次调频所需的目标功率增量δp；
[0128]
第二计算模块200，用于采集飞轮储能装置的实时转速，根据实时转速计算飞轮储能装置能够实时输出的最大功率增量δpf；
[0129]
第三计算模块300，用于采集锂电池储能装置的荷电状态、额定功率值和实时功率值，根据额定功率值和实时功率值计算锂电池储能装置能够实时输出的最大功率增量δ
pb；
[0130]
调频模块400，用于结合飞轮储能装置和锂电池储能装置的实际功率调节能力以及发电机的转速，动态分配一次调频中飞轮储能装置、锂电池储能装置和机组提供的功率增量。
[0131]
需要说明的是，前述对基于飞轮储能的混合储能火力发电机组的一次调频方法的实施例的解释说明也适用于该实施例的系统，可以参照上述实施例的相关描述，此处不再赘述。
[0132]
综上所述，本发明提出一种基于飞轮储能的混合储能火力发电机组的一次调频系统，将储能资源参与到自动发电控制中，优先使用飞轮储能单元，延长锂电池储能技术的使用年限，在飞轮储能无法单独调频时，采用锂电池储能和飞轮储能的混合储能方式，提高发电机使用年限，将发电机组作为调频的后备保障，保证电能质量改善调频效果，提高响应速度。并且，对飞轮储能装置采用虚拟下垂控制和惯性控制的方法，使飞轮储能具有虚拟惯性特性，提高电力系统的稳定性。。
[0133]
为了实现上述实施例，本技术还提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述实施例中任一所述的基于飞轮储能的混合储能火力发电机组的一次调频方法。
[0134]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0135]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0136]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0137]
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电
连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0138]
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0139]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0140]
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0141]
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。