一种混合储能参与机组ACE调频延长储能寿命的方法及系统与流程

一种混合储能参与机组ace调频延长储能寿命的方法及系统
技术领域
1.本发明属于火电机组储能控制领域，涉及一种混合储能参与机组ace调频延长储能寿命的方法及系统。


背景技术：

2.随着新能源装机规模、发电量占比快速提升，新型电力系统下，区域偏差控制(ace)调频需求显著增加。大型火电机组作为电网调频电源，通过调整出力来响应电力系统频率变化，但火电机组调频存在响应时间慢的固有特性，因此，火电+储能系统联合调频已广泛应用于电力系统调节领域，成为电力系统调节的重要手段之一。
3.电池储能具有能量密度高、储/释能时间长等特点，但是受限于数千次的充放电循环寿命，导致电池储能系统使用寿命远低于预期。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种混合储能参与机组ace调频延长储能寿命的方法及系统，该方法及系统能够实时调整超级电容和电池储能系统的功率指令，延长混合储能系统的使用寿命。
5.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.本发明一方面，本发明提供了一种混合储能参与机组ace调频延长储能寿命的方法，包括以下步骤：
7.1)获取混合储能系统投入信号，根据混合储能系统投入信号得到混合储能系统的目标功率a；
8.2)将混合储能系统的目标功率a与电容储能系统的可用容量上限进行取小，将混合储能系统的目标功率a与电容储能系统的可用容量下限进行取大；
9.3)根据电容储能系统的功率指令b、火电机组的目标功率与实际功率的偏差值以及步骤2)的取大结果以及取小结果，控制电容储能系统的充放电过程；
10.4)将混合储能系统的目标功率a与电容储能系统的功率指令b相减，得到电池储能系统的目标功率c，根据电池储能系统的目标功率c、电池储能系统的功率指令d、电池储能系统的可用容量上限及电池储能系统的可用容量下限，控制电池储能系统的充电过程。
11.本发明所述混合储能参与机组ace调频延长储能寿命的方法进一步的改进在于：
12.步骤1)之前还包括：
13.获取火电机组的目标功率与实际功率的偏差值、混合储能系统投入信号、电容储能系统的可用容量上限、电容储能系统的可用容量下限、电池储能系统的可用容量上限以及电池储能系统的可用容量下限。
14.步骤1)中，当混合储能系统投入信号为1时，则混合储能系统的目标功率a等于火电机组的目标功率与实际功率的偏差值；
15.当混合储能系统投入信号为0时，则混合储能系统的目标功率a等于数值0。
16.步骤3)的具体过程为：
17.当火电机组的目标功率与实际功率的偏差值大于0时，则表示火电机组需要增加出力，待电容储能系统的功率指令b等于所述取小结果后，将电容储能系统处于放电过程；
18.当该偏差值小于等于0时，表示火电机组需要减小出力，待电容储能系统的功率指令b等于所述取大结果后，将电容储能系统处于充电过程；
19.步骤4)的具体过程为：
20.将混合储能系统的目标功率a与电容储能系统的功率指令b相减，得到电池储能系统的目标功率c，当电池储能系统的目标功率c大于0时，待电池储能系统的功率指令d等于电池储能系统的目标功率c与电池储能系统的可用容量上限的取小结果后，将电池储能系统处于放电过程；
21.当电池储能系统的目标功率c小于等于0时，待电池储能系统的功率指令d等于电池储能系统的目标功率c与电池储能系统的可用容量下限的取大结果后，将电池储能系统处于充电过程。
22.本发明二方面，本发明提供了一种混合储能参与机组ace调频延长储能寿命的系统，包括用于控制电容储能系统的电容储能功率指令模块以及用于控制电池储能系统的电池储能功率指令模块。
23.本发明所述混合储能参与机组ace调频延长储能寿命的系统进一步的改进在于：
24.所述电容储能功率指令模块包括第一模拟量ai输入模块、第一模拟量选择器、常数0输入模块、开关量di输入模块、第一小选器、第一大选器、第二模拟量ai输入模块、第三模拟量ai输入模块、第二模拟量选择器、第一高值判断器及第一模拟量ao输出模块；
25.第一模拟量ai输入模块的输出端、常数0输入模块的输出端及开关量di输入模块的输出端与第一模拟量选择器的输入端相连接，第一模拟量选择器的输出端及第二模拟量ai输入模块的输出端与第一小选器的输入端相连接，第一模拟量选择器的输出端及第三模拟量ai输入模块的输出端与第一大选器的输入端相连接，第一小选器的输出端、第一大选器的输出端及第一高值判断器的输出端与第二模拟量选择器的输入端相连接，第二模拟量选择器的输出端与第一模拟量ao输出模块的输入端相连接，第一高值判断器的输入端与第一模拟量ai输入模块的输出端相连接。
26.所述电池储能功率指令模块包括第四模拟量ai输入模块、减法器、第二小选器、第二大选器、第五模拟量ai输入模块、第六模拟量ai输入模块、第三模拟量选择器、第二高值判断器及第二模拟量ao输出模块；
27.第四模拟量ai输入模块的输出端及第一模拟量选择器的输出端与减法器的输入端相连接，减法器的输出端及第五模拟量ai输入模块的输出端与第二小选器的输入端相连接，减法器的输出端及第六模拟量ai输入模块的输出端与第二大选器的输入端相连接，第二小选器的输出端、第二大选器的输出端及第二高值判断器的输出端与第三模拟量选择器的输入端相连接，第三模拟量选择器的输出端与第二模拟量ao输出模块的输入端相连接，第二高值判断器的输入端与减法器的输出端相连接；
28.其中，第一模拟量ao输出模块的输出端与第四模拟量ai输入模块的输入端相连接。
29.本发明具有以下有益效果：
30.本发明所述的混合储能参与机组ace调频延长储能寿命的方法及系统在具体操作时，通过实时采集火电机组目标功率与实际功率的差值、电容储能系统的可用容量上限和下限、电池储能系统的可用容量上限和下限，当火电机组目标功率与实际功率的差值发生变化时，电容储能系统优先随之快速响应，电容储能系统能量不足以消除火电机组目标功率与实际功率的偏差时，则电池储能系统紧随其后参与调节，以延长混合储能系统的使用寿命。
附图说明
31.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
32.图1为本发明的结构图。
33.其中，1为第一模拟量ai输入模块、2为第一模拟量选择器、3为常数0输入模块、4为开关量di输入模块、5为第一小选器、6为第一大选器、7为第二模拟量ai输入模块、8为第三模拟量ai输入模块、9为第二模拟量选择器、10为第一高值判断器、11为第一模拟量ao输出模块、12为第四模拟量ai输入模块、13为减法器、14为第二小选器、15为第二大选器、16为第五模拟量ai输入模块、17为第六模拟量ai输入模块、18为第三模拟量选择器、19为第二高值判断器、20为第二模拟量ao输出模块。
具体实施方式
34.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
35.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
36.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
37.实施例一
38.参考图1，本发明所述的混合储能参与机组ace调频延长储能寿命的系统包括第一模拟量ai输入模块1、第一模拟量选择器2、常数0输入模块3、开关量di输入模块4、第一小选器5、第一大选器6、第二模拟量ai输入模块7、第三模拟量ai输入模块8、第二模拟量选择器9、第一高值判断器10、第一模拟量ao输出模块11、第四模拟量ai输入模块12、减法器13、第二小选器14、第二大选器15、第五模拟量ai输入模块16、第六模拟量ai输入模块17、第三模拟量选择器18、第二高值判断器19及第二模拟量ao输出模块20；
39.第一模拟量ai输入模块1的输出端、常数0输入模块3的输出端及开关量di输入模块4的输出端与第一模拟量选择器2的输入端相连接，第一模拟量选择器2的输出端及第二模拟量ai输入模块7的输出端与第一小选器5的输入端相连接，第一模拟量选择器2的输出端及第三模拟量ai输入模块8的输出端与第一大选器6的输入端相连接，第一小选器5的输出端、第一大选器6的输出端及第一高值判断器10的输出端与第二模拟量选择器9的输入端相连接，第二模拟量选择器9的输出端与第一模拟量ao输出模块11的输入端相连接，第一高值判断器10的输入端与第一模拟量ai输入模块1的输出端相连接。
40.第四模拟量ai输入模块12的输出端及第一模拟量选择器2的输出端与减法器13的输入端相连接，减法器13的输出端及第五模拟量ai输入模块16的输出端与第二小选器14的输入端相连接，减法器13的输出端及第六模拟量ai输入模块17的输出端与第二大选器15的输入端相连接，第二小选器14的输出端、第二大选器15的输出端及第二高值判断器19的输出端与第三模拟量选择器18的输入端相连接，第三模拟量选择器18的输出端与第二模拟量ao输出模块20的输入端相连接，第二高值判断器19的输入端与减法器13的输出端相连接。
41.其中，第一模拟量ao输出模块11的输出端与第四模拟量ai输入模块12的输入端相连接。
42.需要说明的是，第一模拟量ai输入模块1的输出信号为火电机组目标功率与实际功率的偏差，开关量di输入模块4的输出信号为混合储能系统投入信号，第二模拟量ai输入模块7的输出信号为电容储能系统的可用容量上限，第三模拟量ai输入模块8的输出信号为电容储能系统的可用容量下限，第一模拟量ao输出模块11的输出信号为电容储能系统的功率指令，第五模拟量ai输入模块16的输出信号为电池储能系统的可用容量上限，第六模拟量ai输入模块17的输出信号为电池储能系统的可用容量下限，第二模拟量ao输出模块20的输出信号为电池储能系统的功率指令。
43.实施例二
44.本发明所述的混合储能参与机组ace调频延长储能寿命的方法包括以下步骤：
45.1)获取火电机组的目标功率与实际功率的偏差值、混合储能系统投入信号、电容储能系统的可用容量上限、电容储能系统的可用容量下限、电池储能系统的可用容量上限以及电池储能系统的可用容量下限；
46.2)根据混合储能系统投入信号得到混合储能系统的目标功率a，当混合储能系统投入信号为1时，则混合储能系统的目标功率a等于火电机组的目标功率与实际功率的偏差值，当混合储能系统投入信号为0时，则混合储能系统的目标功率a等于数值0；
47.3)将混合储能系统的目标功率a与电容储能系统的可用容量上限进行取小，将混合储能系统的目标功率a与电容储能系统的可用容量下限进行取大；
48.4)当火电机组的目标功率与实际功率的偏差值大于0时，则表示火电机组需要增加出力，待电容储能系统的功率指令b等于所述取小结果时，则将电容储能系统处于放电过程；
49.当该偏差值小于等于0时，表示火电机组需要减小出力，待电容储能系统的功率指令b等于所述取大结果时，则将电容储能系统处于充电过程；
50.5)将根据混合储能系统的目标功率a与电容储能系统的功率指令b相减，得到电池储能系统的目标功率c，当电池储能系统的目标功率c大于0时，待电池储能系统的功率指令
d等于电池储能系统的目标功率c与电池储能系统的可用容量上限的取小结果后，则将电池储能系统处于放电过程；
51.当电池储能系统的目标功率c小于等于0时，待电池储能系统的功率指令d等于电池储能系统的目标功率c与电池储能系统的可用容量下限的取大结果后，则将电池储能系统处于充电过程。
52.实施例三
53.本实施例的具体过程为：
54.1)火电机组的当前实际功率值为300mw，电网需求的火电机组目标功率值为310mw，电容储能系统的可用上限为3mw，电容储能系统的可用下限为-3mw，电池储能系统的可用上限为15mw，电池储能系统的可用下限为-15mw；
55.2)电容储能系统及电池储能系统的功率为正值，表示放电过程；电容储能系统及电池储能系统的功率为负值，表示充电过程；
56.3)获得火电机组的目标功率与实际功率的偏差值为310mw-300mw＝10mw；
57.4)当混合储能系统投入后，混合储能系统的目标功率a等于10mw，判断出10＞0，得到电容储能系统的功率指令b等于混合储能系统的目标功率a与电容储能系统的可用上限取小后的数值，即10mw与3mw取小后等于3mw；
58.5)电池储能系统的目标功率c等于混合储能系统的目标功率a减去电容储能系统的功率指令b的数值，即10mw-3mw＝7mw；
59.6)得到电池储能系统的功率指令d等于电池储能系统的目标功率c与电池储能系统的可用上限取小后的数值，即7mw与15mw取小后等于7mw；
60.7)得到电容储能系统的功率指令b等于3mw后，电池储能系统的功率指令d等于7mw。
61.混合储能系统充电过程与上述实例类似，在此不作赘述。
62.实施例四
63.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述混合储能参与机组ace调频延长储能寿命的方法的步骤，其中，所述存储器可能包含内存，例如高速随机存储器，也可能还包括非易失性存储器，例如，至少一个磁盘存储器等；处理器、网络接口、存储器通过内部总线互相连接，该内部总线可以是工业标准体系结构总线、外设部件互连标准总线、扩展工业标准结构总线等，总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。存储器用于存放程序，具体地，程序可以包括程序代码、所述程序代码包括计算机操作指令。存储器可以包括内存和非易失性存储器，并向处理器提供指令和数据。
64.实施例五
65.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述混合储能参与机组ace调频延长储能寿命的方法的步骤，具体地，所述计算机可读存储介质包括但不限于例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器可以包括随机存储存储器(ram)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器可以包括只读存储器(rom)、硬盘、闪存、光盘、磁盘等。
66.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序
产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
67.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
68.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
69.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
70.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：
1.一种混合储能参与机组ace调频延长储能寿命的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取混合储能系统投入信号，根据混合储能系统投入信号得到混合储能系统的目标功率a；2)将混合储能系统的目标功率a与电容储能系统的可用容量上限进行取小，将混合储能系统的目标功率a与电容储能系统的可用容量下限进行取大；3)根据电容储能系统的功率指令b、火电机组的目标功率与实际功率的偏差值以及步骤2)的取大结果以及取小结果，控制电容储能系统的充放电过程；4)将混合储能系统的目标功率a与电容储能系统的功率指令b相减，得到电池储能系统的目标功率c，根据电池储能系统的目标功率c、电池储能系统的功率指令d、电池储能系统的可用容量上限及电池储能系统的可用容量下限，控制电池储能系统的充电过程。2.根据权利要求1所述的混合储能参与机组ace调频延长储能寿命的方法，其特征在于，步骤1)之前还包括：获取火电机组的目标功率与实际功率的偏差值、混合储能系统投入信号、电容储能系统的可用容量上限、电容储能系统的可用容量下限、电池储能系统的可用容量上限以及电池储能系统的可用容量下限。3.根据权利要求2所述的混合储能参与机组ace调频延长储能寿命的方法，其特征在于，步骤1)中，当混合储能系统投入信号为1时，则混合储能系统的目标功率a等于火电机组的目标功率与实际功率的偏差值；当混合储能系统投入信号为0时，则混合储能系统的目标功率a等于数值0。4.根据权利要求2所述的混合储能参与机组ace调频延长储能寿命的方法，其特征在于，步骤3)的具体过程为：当火电机组的目标功率与实际功率的偏差值大于0时，则表示火电机组需要增加出力，待电容储能系统的功率指令b等于所述取小结果后，将电容储能系统处于放电过程；当该偏差值小于等于0时，表示火电机组需要减小出力，待电容储能系统的功率指令b等于所述取大结果后，将电容储能系统处于充电过程。5.根据权利要求2所述的混合储能参与机组ace调频延长储能寿命的方法，其特征在于，步骤4)的具体过程为：将混合储能系统的目标功率a与电容储能系统的功率指令b相减，得到电池储能系统的目标功率c，当电池储能系统的目标功率c大于0时，待电池储能系统的功率指令d等于电池储能系统的目标功率c与电池储能系统的可用容量上限的取小结果后，将电池储能系统处于放电过程；当电池储能系统的目标功率c小于等于0时，待电池储能系统的功率指令d等于电池储能系统的目标功率c与电池储能系统的可用容量下限的取大结果后，将电池储能系统处于充电过程。6.一种混合储能参与机组ace调频延长储能寿命的系统，其特征在于，包括用于控制电容储能系统的电容储能功率指令模块以及用于控制电池储能系统的电池储能功率指令模块。7.根据权利要求6所述的混合储能参与机组ace调频延长储能寿命的系统，其特征在于，所述电容储能功率指令模块包括第一模拟量ai输入模块(1)、第一模拟量选择器(2)、常
数0输入模块(3)、开关量di输入模块(4)、第一小选器(5)、第一大选器(6)、第二模拟量ai输入模块(7)、第三模拟量ai输入模块(8)、第二模拟量选择器(9)、第一高值判断器(10)及第一模拟量ao输出模块(11)；第一模拟量ai输入模块(1)的输出端、常数0输入模块(3)的输出端及开关量di输入模块(4)的输出端与第一模拟量选择器(2)的输入端相连接，第一模拟量选择器(2)的输出端及第二模拟量ai输入模块(7)的输出端与第一小选器(5)的输入端相连接，第一模拟量选择器(2)的输出端及第三模拟量ai输入模块(8)的输出端与第一大选器(6)的输入端相连接，第一小选器(5)的输出端、第一大选器(6)的输出端及第一高值判断器(10)的输出端与第二模拟量选择器(9)的输入端相连接，第二模拟量选择器(9)的输出端与第一模拟量ao输出模块(11)的输入端相连接，第一高值判断器(10)的输入端与第一模拟量ai输入模块(1)的输出端相连接。8.根据权利要求7所述的混合储能参与机组ace调频延长储能寿命的系统，其特征在于，所述电池储能功率指令模块包括第四模拟量ai输入模块(12)、减法器(13)、第二小选器(14)、第二大选器(15)、第五模拟量ai输入模块(16)、第六模拟量ai输入模块(17)、第三模拟量选择器(18)、第二高值判断器(19)及第二模拟量ao输出模块(20)；第四模拟量ai输入模块(12)的输出端及第一模拟量选择器(2)的输出端与减法器(13)的输入端相连接，减法器(13)的输出端及第五模拟量ai输入模块(16)的输出端与第二小选器(14)的输入端相连接，减法器(13)的输出端及第六模拟量ai输入模块(17)的输出端与第二大选器(15)的输入端相连接，第二小选器(14)的输出端、第二大选器(15)的输出端及第二高值判断器(19)的输出端与第三模拟量选择器(18)的输入端相连接，第三模拟量选择器(18)的输出端与第二模拟量ao输出模块(20)的输入端相连接，第二高值判断器(19)的输入端与减法器(13)的输出端相连接；其中，第一模拟量ao输出模块(11)的输出端与第四模拟量ai输入模块(12)的输入端相连接。

技术总结
本发明公开了一种混合储能参与机组ACE调频延长储能寿命的方法及系统，包括以下步骤：1)获取混合储能系统投入信号，根据混合储能系统投入信号得到混合储能系统的目标功率a；2)将混合储能系统的目标功率a与电容储能系统的可用容量上限进行取小，将混合储能系统的目标功率a与电容储能系统的可用容量下限进行取大；3)控制电容储能系统的充放电过程；4)控制电池储能系统的充电过程，该方法及系统能够实时调整超级电容和电池储能系统的功率指令，延长混合储能系统的使用寿命。长混合储能系统的使用寿命。长混合储能系统的使用寿命。


技术研发人员：陈志刚 王航飞 谭祥帅 刘世雄 高奎 兀鹏越 寇水潮 赵景涛 梁恒 赵伟刚 谭志远
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/9/12