本發(fā)明涉及輸供電，具體涉及一種火電機(jī)組調(diào)頻調(diào)峰控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、電力系統(tǒng)，尤其是發(fā)電系統(tǒng)存在很大的不確定性，發(fā)電廠需要按照實(shí)時的用電需求確定發(fā)電功率，在滿足用電需求的同時盡可能不造成電能的浪費(fèi)，因此發(fā)電廠就需要預(yù)先知道未來一段時間的用電需求，而根據(jù)天氣、時間段等外界環(huán)境因素預(yù)測用電需求則是目前比較常用且效果較好的方式。

2、例如，cn117913857a公開了一種火電機(jī)組調(diào)頻調(diào)峰的方法及系統(tǒng)，該專利通過用電負(fù)荷預(yù)測模型預(yù)測未來一段時間的用電負(fù)荷，以提前對火電機(jī)組進(jìn)行調(diào)頻和調(diào)峰的控制。

3、然而，無論采用何種預(yù)測模型，都不可能保證預(yù)測得到的用電負(fù)荷與實(shí)際的用電負(fù)荷完全一致，即發(fā)電廠輸出的功率和實(shí)際的用電功率都會存在差異。而為了盡可能地確保人們的生活不受影響，發(fā)電廠都會使實(shí)際發(fā)電功率略大于實(shí)際用電功率。這時就會存在一些多余的電能，對于這些多余的電能可采用多種儲能方式儲存起來，以在用電高峰期向電網(wǎng)供電，減少火電機(jī)組的負(fù)荷。但是，儲能的方式有很多，而且每種儲能方式的特點(diǎn)也不完全相同，在不同發(fā)電情況下選擇錯誤的儲能方式時將造成電能的浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有存在的問題，本發(fā)明提供了一種火電機(jī)組調(diào)頻調(diào)峰控制方法及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中選擇錯誤的儲能方式將造成電能浪費(fèi)的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，提出了一種火電機(jī)組調(diào)頻調(diào)峰控制方法，包括，

3、獲取環(huán)境影響數(shù)據(jù)和火電機(jī)組的實(shí)時發(fā)電數(shù)據(jù)，并實(shí)時監(jiān)測火電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)獲得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、電網(wǎng)頻率以及負(fù)荷需求的關(guān)鍵參數(shù)；將所述環(huán)境影響數(shù)據(jù)輸入用電需求預(yù)測模型，得到預(yù)測用電需求，將所述關(guān)鍵參數(shù)輸入構(gòu)建的負(fù)荷預(yù)測算法，獲取機(jī)組負(fù)荷需求，根據(jù)預(yù)測的用電需求變化量和預(yù)測的火電機(jī)組負(fù)荷需求綜合構(gòu)建環(huán)境-負(fù)荷耦合預(yù)測模型，預(yù)測綜合用電需求功率；結(jié)合綜合預(yù)測結(jié)果，調(diào)整機(jī)組的運(yùn)行模式，當(dāng)儲能裝置與放電裝置實(shí)際存儲量等于儲能裝置與放電裝置的最大存儲量時，調(diào)整機(jī)組為運(yùn)行模式一，根據(jù)差值閾值判斷儲能與放電方式；當(dāng)儲能裝置與放電裝置實(shí)際存儲量小于儲能裝置與放電裝置的最大存儲量時，調(diào)整機(jī)組為運(yùn)行模式二；當(dāng)運(yùn)行模式一和運(yùn)行模式二不滿足火電機(jī)組的儲能與放電需求時采用多方式結(jié)合模式；當(dāng)運(yùn)行模式選擇完畢后，安裝虛擬同步發(fā)電機(jī)，調(diào)整虛擬同步機(jī)的參數(shù)并更新預(yù)測結(jié)果，檢測是否滿足火電機(jī)組的儲能需求和放電需求，根據(jù)虛擬同步機(jī)的模擬結(jié)果和檢測結(jié)果，進(jìn)行火電機(jī)組調(diào)頻調(diào)峰控制。

4、作為本發(fā)明所述的一種火電機(jī)組調(diào)頻調(diào)峰控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述環(huán)境影響數(shù)據(jù)包括，氣象數(shù)據(jù)、環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)以及水溫冷卻數(shù)據(jù)。

5、所述氣象數(shù)據(jù)包括計劃時間段內(nèi)環(huán)境溫度、環(huán)境濕度和大氣壓力。

6、所述環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)包括火電機(jī)組排放的污染物水平。

7、所述水溫冷卻數(shù)據(jù)包括冷卻系統(tǒng)的熱交換效率。

8、所述實(shí)時發(fā)電數(shù)據(jù)包括火電機(jī)組當(dāng)前的發(fā)電功率，并對采集的發(fā)電數(shù)據(jù)進(jìn)行修正預(yù)處理，去除測量誤差：

9、；

10、其中，是實(shí)時發(fā)電量，是發(fā)電效率，為第n個火電機(jī)組的預(yù)處理后實(shí)時發(fā)電功率。

11、作為本發(fā)明所述的一種火電機(jī)組調(diào)頻調(diào)峰控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述環(huán)境-負(fù)荷耦合預(yù)測模型包括，將所述環(huán)境影響數(shù)據(jù)輸入用電需求預(yù)測模型，得到預(yù)測用電需求：

12、，

13、其中，為預(yù)測的用電需求變化量，為初始時間點(diǎn)，為預(yù)測時間點(diǎn)，為氣象數(shù)據(jù)對用電需求的影響系數(shù)，為溫度敏感系數(shù)，為實(shí)時環(huán)境溫度，為基準(zhǔn)環(huán)境溫度，為發(fā)電數(shù)據(jù)對用電需求的影響系數(shù)，為第n個火電機(jī)組的預(yù)處理后實(shí)時發(fā)電功率，為第n個火電機(jī)組發(fā)電功率的方差，為第n個火電機(jī)組發(fā)電功率的實(shí)際值，為第n個火電機(jī)組發(fā)電功率的期望值，為電網(wǎng)頻率對用電需求的影響系數(shù)，為實(shí)時電網(wǎng)頻率，電網(wǎng)頻率的方差，為電網(wǎng)頻率的期望值，為整個電網(wǎng)實(shí)際負(fù)荷需求，為基準(zhǔn)負(fù)荷需求，為火電機(jī)組數(shù)量，n為火電機(jī)組數(shù)量的變量索引，表示為第1至n個火電機(jī)組。

14、將所述關(guān)鍵參數(shù)輸入構(gòu)建的負(fù)荷預(yù)測算法，獲取機(jī)組負(fù)荷需求：

15、，

16、其中，為預(yù)測的火電機(jī)組負(fù)荷需求，為進(jìn)行時間導(dǎo)數(shù)運(yùn)算符，為負(fù)荷需求分布的概率密度標(biāo)準(zhǔn)差，為負(fù)荷需求隨用戶行為導(dǎo)致負(fù)荷需求變化的不穩(wěn)定變量，為負(fù)荷需求的平均值，為第n個火電機(jī)組的調(diào)節(jié)系數(shù)，為第n個火電機(jī)組的實(shí)時轉(zhuǎn)速，為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，為第n個火電機(jī)組的實(shí)時發(fā)電量，為基準(zhǔn)發(fā)電量，為第n個火電機(jī)組的發(fā)電量影響指數(shù)，為負(fù)荷需求變化率的影響系數(shù)。

17、根據(jù)預(yù)測的用電需求變化量和預(yù)測的火電機(jī)組負(fù)荷需求綜合構(gòu)建環(huán)境-負(fù)荷耦合預(yù)測模型，預(yù)測綜合用電需求功率：

18、

19、其中，為預(yù)測的綜合用電需求功率，為環(huán)境因素影響系數(shù)，為預(yù)測的用電需求變化量，為火電機(jī)組負(fù)荷需求系數(shù)，為第n個火電機(jī)組的負(fù)荷需求，為第n個火電機(jī)組負(fù)荷需求的濾波系數(shù)，為第n個火電機(jī)組實(shí)際負(fù)荷，為火電機(jī)組平均負(fù)荷，為環(huán)境變化導(dǎo)致的功率變化量，為基礎(chǔ)功率，n為火電機(jī)組數(shù)量。

20、作為本發(fā)明所述的一種火電機(jī)組調(diào)頻調(diào)峰控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述調(diào)整機(jī)組的運(yùn)行模式包括，當(dāng)儲能裝置與放電裝置實(shí)際存儲量等于儲能裝置與放電裝置的最大存儲量時，調(diào)整機(jī)組為運(yùn)行模式一。

21、當(dāng)實(shí)時發(fā)電數(shù)據(jù)大于預(yù)測綜合用電需求時，進(jìn)入儲能模式，選擇儲能方式包括電容儲能、電池儲能和氫能儲能，利用被選擇的儲能方式對火電機(jī)組輸出的電能進(jìn)行儲能，確定儲能功率差值及儲能持續(xù)時間，其中，表示需要儲存的電能：

22、

23、

24、當(dāng)≤第一差值，且≤第一持續(xù)時間時，選擇電容儲能。當(dāng)?shù)谝徊钪担肌艿谌钪?，同時第一持續(xù)時間＜≤第三持續(xù)時間時，選擇電池儲能。當(dāng)?shù)谌钪担肌艿谖宀钪?，同時第三持續(xù)時間＜≤第五持續(xù)時間時，選擇氫能儲能。當(dāng)＞第五差值時，采用多方式結(jié)合模式。

25、當(dāng)實(shí)時發(fā)電數(shù)據(jù)小于所述預(yù)測綜合用電需求時，進(jìn)入放電模式，選擇放電方式包括電容放電、電池放電和氫能放電，利用被選擇的放電方式對火電機(jī)組輸出的電能進(jìn)行補(bǔ)充，確定放電功率差值及放電持續(xù)時間，其中，表示需要補(bǔ)充的電能：

26、

27、

28、當(dāng)≤第二差值，且≤第二持續(xù)時間時，選擇的所述放電方式為所述電容放電。當(dāng)?shù)诙钪担肌艿谒牟钪?，同時第二持續(xù)時間＜≤第四持續(xù)時間時，選擇電池放電。當(dāng)?shù)谒牟钪担肌艿诹钪?，同時第四持續(xù)時間＜≤第六持續(xù)時間時，選擇氫能放電。當(dāng)＞第六差值時，采用多方式結(jié)合模式。

29、所述調(diào)整機(jī)組的運(yùn)行模式還包括，當(dāng)儲能裝置與放電裝置實(shí)際存儲量小于儲能裝置與放電裝置的最大存儲量時，調(diào)整機(jī)組為運(yùn)行模式二。

30、在選擇儲能方式前，檢測每種儲能方式中每個儲能裝置的實(shí)時可儲能容量，根據(jù)儲能功率差值和儲能持續(xù)時間確定儲能電量，以多儲能裝置的實(shí)時可儲能容量大于等于儲能電量，且多儲能裝置的實(shí)時可儲能容量和儲能電量的差值最小為目標(biāo)，選擇儲能方式并確定儲能裝置的數(shù)量。

31、在選擇放電方式前，檢測每種放電方式中放電裝置的實(shí)時剩余容量，根據(jù)放電功率差值和放電持續(xù)時間確定放電量，以多放電裝置的實(shí)時剩余容量大于等于放電量，且多放電裝置的實(shí)時剩余容量和放電量的差值最小為目標(biāo)，選擇放電方式并確定放電裝置的數(shù)量。

32、作為本發(fā)明所述的一種火電機(jī)組調(diào)頻調(diào)峰控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述多方式結(jié)合模式包括，當(dāng)根據(jù)單個儲能與放電方式滿足火電機(jī)組的儲能與放電需求時，遵循選擇的儲能方式保持運(yùn)行，當(dāng)＞第五差值時，采用多儲能方式結(jié)合模式，如果大于任一種儲能方式的儲能功率包括電容儲能功率、電池儲能功率以及氫能儲能功率，計算和不同儲能方式組合的功率之和的差值。

33、選擇且≥的儲能方式組合：

34、

35、其中，為不同儲能方式組合的儲能功率之和。

36、每種儲能方式均為多并聯(lián)的儲能裝置，多并聯(lián)的儲能裝置的儲能功率之和需要等于對應(yīng)儲能方式的儲能功率，在選擇儲能方式后，選擇且≥為目標(biāo)，確定選擇儲能方式組合中儲能裝置的接入數(shù)量。

37、

38、其中，為多并聯(lián)的儲能裝置的儲能功率之和，為儲能功率差值和多種儲能方式中多個儲能裝置的儲能功率之和的差值。

39、當(dāng)＞第六差值時，采用多放電方式結(jié)合模式，如果＞任一種放電方式的放電功率包括電容放電功率、電池放電功率以及氫能放電功率，計算和不同放電方式組合的功率之和的差值。

40、選擇且≥差的放電方式的組合：

41、

42、其中，為不同放電方式組合的放電功率之和。

43、每種放電方式均為多并聯(lián)的放電裝置，多放電裝置的放電功率之和需要等于對應(yīng)的放電方式的放電功率，在選擇放電方式組合后，以放電功率差值和不同放電方式及放電方式組合中多放電裝置的放電功率之和的差值最小，且放電方式中多放電裝置的放電功率之和超過放電功率差值且≥為目標(biāo)，確定每種放電方式中放電裝置的接入數(shù)量：

44、

45、其中，為多并聯(lián)的放電裝置的放電功率之和，為放電功率差值和多種放電方式中多個放電裝置的放電功率之和的差值。

46、作為本發(fā)明所述的一種火電機(jī)組調(diào)頻調(diào)峰控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述檢測是否滿足火電機(jī)組的儲能需求和放電需求包括，當(dāng)運(yùn)行模式選擇完畢后，檢測是否滿足火電機(jī)組的儲能需求和放電需求：

47、

48、

49、其中，為儲能功率值，為當(dāng)前儲能容量，為額定儲能容量，t為時間變量，為放電功率，m放電需求的時間序列長度，i為變量索引，為需求為放電需求功率，為放電需求功率的標(biāo)準(zhǔn)差。

50、其中，當(dāng)≥0表示儲能需求滿足，當(dāng)＜0表示儲能需求不滿足。當(dāng)≥0.72時表示滿足放電需求，＜0.72時表示不滿足放電需求。

51、作為本發(fā)明所述的一種火電機(jī)組調(diào)頻調(diào)峰控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述更新預(yù)測結(jié)果包括在火電機(jī)組上安裝虛擬同步機(jī)，設(shè)定同步發(fā)電機(jī)的慣性系數(shù)為0.2和阻尼系數(shù)0.3，模擬虛擬同步發(fā)電機(jī)的慣性和阻尼特性，調(diào)整虛擬同步機(jī)的參數(shù)與實(shí)際同步發(fā)電機(jī)特性相匹配，滿足：

52、實(shí)際同步發(fā)電機(jī)慣性=0.2；

53、實(shí)際同步發(fā)電機(jī)阻尼=0.3；

54、當(dāng)儲能需求與放電需求不滿足時，觸發(fā)在火電機(jī)組上安裝的虛擬同步機(jī)，向用戶發(fā)送減少負(fù)荷的請求，設(shè)定用戶響應(yīng)閾值（0＜＜1），當(dāng)用戶減少負(fù)荷的響應(yīng)比例達(dá)到時，認(rèn)為需求側(cè)響應(yīng)成功：

55、響應(yīng)比例=；

56、根據(jù)虛擬同步機(jī)的模擬結(jié)果和需求側(cè)響應(yīng)情況，調(diào)整火電機(jī)組輸出功率，實(shí)現(xiàn)調(diào)頻調(diào)峰，其中，為用戶實(shí)際減少負(fù)荷，為請求減少負(fù)荷。

57、本發(fā)明的另外一個目的是提供了一種火電機(jī)組調(diào)頻調(diào)峰控制系統(tǒng)，本發(fā)明優(yōu)化火電機(jī)組的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的穩(wěn)定供電；本發(fā)明系統(tǒng)通過實(shí)時獲取環(huán)境數(shù)據(jù)、預(yù)測用電需求、監(jiān)控發(fā)電數(shù)據(jù)，并采取相應(yīng)的儲能與放電控制策略，解決了火電機(jī)組在調(diào)頻調(diào)峰過程中因發(fā)電與需求不匹配導(dǎo)致的電能浪費(fèi)和電網(wǎng)波動問題，提高電力系統(tǒng)的靈活性和可靠性，降低了運(yùn)行成本，保障了電力供應(yīng)的平穩(wěn)與經(jīng)濟(jì)性。

58、作為本發(fā)明所述的一種火電機(jī)組調(diào)頻調(diào)峰控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其特征在于，包括環(huán)境數(shù)據(jù)獲取模塊、需求預(yù)測模塊、發(fā)電數(shù)據(jù)獲取模塊、儲能控制模塊以及放電控制模塊。

59、所述環(huán)境數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取環(huán)境影響數(shù)據(jù)。

60、所述需求預(yù)測模塊，用于將環(huán)境影響數(shù)據(jù)輸入用電需求預(yù)測模型，得到預(yù)測用電需求，預(yù)測用電需求為未來一段時間的用電需求。

61、所述發(fā)電數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取火電機(jī)組的實(shí)時發(fā)電數(shù)據(jù)。

62、所述儲能控制模塊，用于當(dāng)實(shí)時發(fā)電數(shù)據(jù)大于預(yù)測用電需求時，進(jìn)入儲能模式，在儲能模式中，確定實(shí)時發(fā)電數(shù)據(jù)和預(yù)測用電需求的儲能功率差值以及儲能持續(xù)時間，根據(jù)儲能功率差值和儲能持續(xù)時間選擇儲能方式，利用被選擇的儲能方式對火電機(jī)組輸出的電能進(jìn)行儲能。

63、所述放電控制模塊，用于當(dāng)實(shí)時發(fā)電數(shù)據(jù)小于預(yù)測用電需求時，進(jìn)入放電模式，在放電模式中，確定實(shí)時發(fā)電數(shù)據(jù)和預(yù)測用電需求的放電功率差值以及放電持續(xù)時間，根據(jù)放電功率差值和放電持續(xù)時間選擇放電方式，利用被選擇的放電方式對火電機(jī)組輸出的電能進(jìn)行補(bǔ)充。

64、一種計算機(jī)設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序時實(shí)現(xiàn)一種火電機(jī)組調(diào)頻調(diào)峰控制所述的方法的步驟。

65、一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，其特征在于，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)一種火電機(jī)組調(diào)頻調(diào)峰控制所述的方法的步驟。

66、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明設(shè)置多種不同的儲能方式和放電方式，按照儲能和放電的實(shí)際需求選擇相應(yīng)的方式，在滿足儲能和放電需求的同時，盡可能地減少了電能浪費(fèi)。