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一種火電機組電池電容混合儲能技術(shù)響應(yīng)AGC的控制方法

專利號
CN115912443B
公開日期
2025-04-29
申請人
西安熱工研究院有限公司; 華能集團技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司(陜西省西安市碑林區(qū)興慶路136號)
發(fā)明人
宋國鵬; 金國強; 兀鵬越; 寇水潮; 張振偉; 王辰昱; 沈乾坤; 郭彥君; 潘喜良; 戴海鵬
IPC分類
H02J3/32; H02J7/00; H02J3/14; H02J7/34; H02J3/46; H02J13/00
技術(shù)領(lǐng)域
儲能,agc,運算器,電容儲能,機組,電容,負荷,電池,電量,指令
地域: 陜西省 陜西省西安市

摘要

本發(fā)明公開了一種火電機組電池電容混合儲能技術(shù)響應(yīng)AGC的控制方法,方法為電池電容保護工況控制方法和AGC響應(yīng)工況控制方法。電池電容保護工況控制方法、延長電池電容的使用壽命,減少其非必要的充放電動作;AGC響應(yīng)工況控制方法為根據(jù)AGC負荷指令信號與發(fā)電機實際功率信號之間的偏差,計算出電池電容混合儲能動作基礎(chǔ)指令,再通過機組負荷升降速率信號以及通過發(fā)電機功率測量值的變化量和變負荷動作時間,計算出實時的負荷變化率與目標變化率的比較,進行一系列修正參數(shù),并考察穩(wěn)態(tài)時,發(fā)電機功率測量值與AGC負荷指令間的差值盡可能小,通過智能上下限限制使電池電容始終工作在最佳線性區(qū),提高其可用率,給應(yīng)用該技術(shù)的火電機組帶來更大的經(jīng)濟效益。

說明書

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[0028] 所述AGC負荷指令信號、發(fā)電機實際功率信號、負荷升降速率信號、機組目標變化率信號,均為常規(guī)狀態(tài)信號,屬本領(lǐng)域共知內(nèi)容。 [0029] 所述電池電容保護工況控制方法,綜合考慮電池電容均存在最佳線性工作區(qū),為了盡可能延長電池電容的使用壽命,就需減少其非必要的充放電動作。電池電容保護工況控制方法中,與AGC負荷指令連接的第一函數(shù)發(fā)生器1,其作用是結(jié)合電池電容的特性,設(shè)定符合其特性的最佳線性工作區(qū),可設(shè)定為機組負荷40%??100%額定功率,對應(yīng)電池電容電量70%??40%,讓電池電容長時間維持在效率最高的區(qū)間內(nèi)進行充放電工作,避免出現(xiàn)滿充滿放,延長其使用壽命。綜上,第一函數(shù)發(fā)生器1設(shè)定為: [0030] 表1機組負荷—電池電容電量對應(yīng)表 [0031] 負荷(MW) 40 70 100 電量(%) 70 55 40 [0032] 第一函數(shù)發(fā)生器1的輸出為電池電容的最佳電量,其與電池電容儲能電量狀態(tài)信號經(jīng)第一減法運算器2計算,計算出兩者的偏差,該偏差值經(jīng)第二函數(shù)發(fā)生器3處理,可得到最終的負荷修正量。第二函數(shù)發(fā)生器3的設(shè)計原理為:當電池電容儲能電量低于最佳電量時,表明其需要充電,這時就通過該函數(shù)計算出需要的負荷修正量送去機組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中汽機主控接收該正向疊加指令后,使其最終負荷指令高于發(fā)電機實際功率,這時汽機主控會發(fā)出開汽輪機調(diào)門動作指令,使發(fā)電機實際功率升高至疊加后的負荷指令值,同時,由于發(fā)電機實際功率的升高且機組AGC負荷指令信號本身未發(fā)生變化,所以電池電容儲能側(cè)接收到的發(fā)電機實際功率值會高于其接收的AGC負荷指令信號,由于兩者存在偏差,電池電容開始充電,待電池電容儲能電量充至電池電容的最佳電量時,該控制回路將疊加到DCS側(cè)的負荷指令取消,電池電容完成本次穩(wěn)態(tài)工況充電工作,系統(tǒng)重新回到穩(wěn)定;當電池電容儲能電量高于最佳電量時,表明其需要放電,這時就通過該函數(shù)計算出需要的負荷修正量送去機組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中汽機主控接收該負向疊加指令后,使其最終負荷指令低于發(fā)電機實際功率,這時汽機主控會發(fā)出關(guān)汽輪機調(diào)門動作指令,使發(fā)電機實際功率降低至疊加后的負荷指令值,同時,由于發(fā)電機實際功率的降低且機組AGC負荷指令信號本身未發(fā)生變化,所以電池電容儲能側(cè)接收到的發(fā)電機實際功率值會低于其接收的AGC負荷指令信號,由于兩者存在偏差,電池電容開始放電,待電池電容儲能電量放至電池電容的最佳電量時,該控制回路將疊加到DCS側(cè)的負荷指令取消,電池電容完成本次穩(wěn)態(tài)工況的放電工作,系統(tǒng)重新回到穩(wěn)定;上述機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的汽輪機調(diào)門動作指令控制為本領(lǐng)域常規(guī)設(shè)計,屬于共知內(nèi)容;綜上,第二函數(shù)發(fā)生器3設(shè)定為: [0033] 表2電池電容電量偏差—負荷修正量對應(yīng)表 [0034] 電池電容電量偏差(%) ?30 ?20 ?10 10 20 30 負荷修正量(MW) ?15 ?10 ?5 5 10 15 [0035] 第二函數(shù)發(fā)生器3的輸出連接于第一切換選擇器4,其選擇判斷依據(jù)為當機組結(jié)束上一次變負荷5分鐘后且機組未進行下一次變負荷,視為機組處于穩(wěn)定狀態(tài),穩(wěn)定狀態(tài)時的輸出值為第二函數(shù)發(fā)生器3的輸出值,非穩(wěn)定狀態(tài)的輸出值為0,經(jīng)第一切換選擇器4判斷后得到最終所需的負荷修正量送至機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),完成電池電容回歸至最佳線性工作區(qū)的動作,起到電池電容保護工作。 [0036] 所述AGC響應(yīng)工況控制方法,AGC負荷指令信號與發(fā)電機實際功率信號連接于第二減法運算器5,計算后的差值經(jīng)第三函數(shù)發(fā)生器6處理,得到兩者偏差的電池電容儲能動作量,儲能設(shè)備充放電動作時主要依據(jù)此函數(shù),故第三函數(shù)發(fā)生器6設(shè)定為: [0037] 表3負荷指令偏差—電池電容儲能動作量對應(yīng)表 [0038] 負荷指令偏差(MW) ?50 ?30 ?10 10 30 50 電池電容儲能動作量(%) ?20 ?10 ?5 5 10 20 [0039] 與第二減法運算器5連接的第四函數(shù)發(fā)生器7,其作用是死區(qū)設(shè)定,可以使電池電容提前結(jié)束其動作周期,減少其使用時間,進而在一定程度延長其使用壽命,AGC負荷指令信號與發(fā)電機實際功率信號的偏差小于一定值時,稱該值為負荷死區(qū),進入負荷死區(qū)后,電池電容便以一定的速率停止充放電動作,故第四函數(shù)發(fā)生器7設(shè)定為: [0040] 表4負荷指令偏差—電池電容儲能動作量修正系數(shù)對應(yīng)表 [0041] [0042] 第三函數(shù)發(fā)生器6與四函數(shù)發(fā)生器7經(jīng)第一乘法運算器8計算,得到儲能動作基礎(chǔ)指令。 [0043] 機組負荷升降速率信號為運行人員從畫面設(shè)定,經(jīng)第五函數(shù)發(fā)生器9處理后,通過第二乘法運算器10的計算對儲能動作基礎(chǔ)指令進行一次修正,修正原則為負荷升降速率越快,電池電容儲能設(shè)備的動作也需要越快,第五函數(shù)發(fā)生器9設(shè)定為: [0044] 表5機組負荷升降速率—電池電容儲能動作量修正系數(shù)對應(yīng)表 [0045]

權(quán)利要求

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4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種火電機組電池電容混合儲能技術(shù)響應(yīng)AGC的控制方法,其特征在于,AGC響應(yīng)工況控制方法,AGC負荷指令信號與發(fā)電機實際功率信號連接于第二減法運算器,計算后的差值經(jīng)第三函數(shù)發(fā)生器處理,得到兩者偏差的電池電容儲能動作量,儲能設(shè)備充放電動作時主要依據(jù)此函數(shù),與第二減法運算器連接的第四函數(shù)發(fā)生器,其作用是死區(qū)設(shè)定,可以使電池電容提前結(jié)束其動作周期,減少其使用時間,進而在一定程度延長其使用壽命,AGC負荷指令信號與發(fā)電機實際功率信號的偏差小于一定值時,稱該值為負荷死區(qū),進入負荷死區(qū)后,電池電容便以一定的速率停止充放電動作,第三函數(shù)發(fā)生器與四函數(shù)發(fā)生器經(jīng)第一乘法運算器計算,得到儲能動作基礎(chǔ)指令。 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種火電機組電池電容混合儲能技術(shù)響應(yīng)AGC的控制方法,其特征在于,AGC響應(yīng)工況控制方法,機組負荷升降速率信號為運行人員從畫面設(shè)定,經(jīng)第五函數(shù)發(fā)生器處理后,通過第二乘法運算器的計算對儲能動作基礎(chǔ)指令進行一次修正,修正原則為負荷升降速率越快,電池電容儲能設(shè)備的動作也需要越快。 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種火電機組電池電容混合儲能技術(shù)響應(yīng)AGC的控制方法,其特征在于,考慮AGC指標中的K1值變化速率穩(wěn)定在一個目標值,當機組變負荷時,通過發(fā)電機功率測量值的變化量和變負荷動作時間,計算出實時的負荷變化率,將該變化率與目標變化率進行比較,若實時變化率慢于目標變化率,則儲能側(cè)根據(jù)預(yù)設(shè)的差值邏輯進行放電工作;若實時變化率快于目標變化率,儲能側(cè)根據(jù)預(yù)設(shè)的差值邏輯進行充電工作,該設(shè)計可最大程度減少電池的動作幅度和次數(shù),確保其使用壽命的最大化,具體實現(xiàn)方法為發(fā)電機實際功率經(jīng)過慣性運算器和第三減法運算器的共同計算后,可得到機組實時負荷變化率,通過第四減法運算器計算出與機組目標負荷變化率的差值,該差值經(jīng)第六函數(shù)發(fā)生器的處理后,最后通過第三乘法運算器的計算,對儲能動作基礎(chǔ)指令進行二次修正,實現(xiàn)電池電容儲能設(shè)備對AGC的K1值響應(yīng)。
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