超级电容储能辅助火电单元机组AGC调频的控制系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113809781A(43)申请公布日2021.12.17(21)申请号202111089246.7(22)申请日2021.09.16(71)申请人西安热工研究院有限公司地址710032陕西省西安市碑林区兴庆路136号(72)发明人王倩高林吕永涛刘浩常东锋兀鹏越(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人何会侠(51)Int.Cl.H02J3/48(2006.01)H02J3/24(2006.01)H02J3/28(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称超级电容储能辅助火电单元机组AGC调频的控制系统及方法(57)摘要本发明公开一种超级电容储能辅助火电单元机组AGC调频的控制系统及方法，该系统包括电网调度、远动终端装置、单元机组DCS系统、单元发电机组、电容储能辅控系统和超级电容组件；其中，电容储能辅控系统与超级电容组件组成超级电容储能系统；本发明通过在发电侧接入响应速度快、精度高、能迅速改变调节方向的超级电容储能系统，辅以与单元主机DCS全过程交互的超级电容储能辅助控制策略，改善机组负荷调节性能，缓解锅炉的调节压力，同时减轻机组磨损、降低煤耗、节能减排，提高综合效益。CN113809781ACN113809781A权利要求书1/2页1.一种超级电容储能辅助火电单元机组AGC调频的控制系统，其特征在于：包括电网调度(1)、远动终端装置(2)、单元机组DCS系统(3)、单元发电机组(4)、电容储能辅控系统(5)和超级电容组件(6)；其中，电容储能辅控系统(5)与超级电容组件(6)组成超级电容储能系统；电网调度(1)通过远动终端装置(2)，向单元机组DCS系统(3)发送AGC指令，同时也通过远动终端装置(2)向电容储能辅控系统5)发送同样的AGC指令；单元机组DCS系统(3)接收到AGC调频指令后，经过限速、限幅处理，形成常规负荷指令，并结合从电容储能辅控系统(5)传输得到的超级电容组件(6)的超级电容出力，指导单元发电机组(4)进行负荷响应；单元发电机组(4)通过调动锅炉、汽机相关设备进行负荷响应得到单元机组出力后，将单元机组出力反馈至单元机组DCS系统(3)，并返送至远动终端装置(2)；电容储能辅控系统(5)接收到AGC指令后，根据超级电容组件(6)的实时电量、电气安全实际情况，并结合AGC指令与从单元机组DCS系统(3)传输得到的单元机组出力，计算出超级电容负荷指令，送至超级电容组件(6)，指导超级电容组件(6)对AGC指令作出响应；超级电容组件(6)充放电响应得到超级电容出力后，将超级电容出力反馈至电容储能辅控系统(5)，并返送至远动终端装置(2)；远动终端装置(2)将从单元机组DCS系统(3)得到的单元机组出力和从电容储能辅控系统(5)得到的超级电容出力进行加和，形成机组实际负荷，并反馈给电网调度(1)，供电网侧对机组的调频响应情况进行监测和考核。2.权利要求1所述的一种超级电容储能辅助火电单元机组AGC调频的控制系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：S1.限制超级电容储能系统仅在单元机组DCS系统协调模式、AGC投入的情况下参与AGC调频；S2.在超级电容储能系统开始出力的同时，强制单元机组DCS系统中的汽机主控设定值跟踪机组实际负荷即单元机组出力与超级电容出力的加和；在超级电容储能系统开始减小出力的同时，恢复汽机主控设定值为常规负荷指令，进行PID偏差调节；S3.形成超级电容负荷指令稳定负荷时，以常规负荷指令作为稳定负荷超级电容负荷指令；AGC调频时，调频前期，由于锅炉系统的滞后，全部负荷偏差都须调动超级电容组件(6)放电来填补，电网调度下发AGC指令，经远动终端装置(2)传输至电容储能辅控系统(5)，限幅、限速后形成带有坡度的负荷指令MWD；在电容储能辅控系统(5)接收到AGC指令的同时，对负荷指令MWD附加第一个同向的负荷指令前馈FF_MWD1，调动超级电容组件(6)增加额外的超级电容出力，使得机组实际负荷提前冲出AGC调频考核死区，缩短响应时间；机组实际负荷冲出AGC调频考核死区后，限速减小负荷指令前馈FF_MWD1，直至为零；当机组实际负荷即将进入新的AGC调频考核死区时，电容储能辅控系统(5)再次对负荷指令MWD附加第二个同向的负荷指令前馈FF_MWD2，同样调动超级电容组件(6)增加额外超级电容出力，使得机组实际负荷提前进入新的AGC调频考核死区，缩短响应时长，间接提升响应速率；机组实际负荷进入新的AGC调频考核死区后，限速减小负荷指令前馈FF_MWD2，直至为零。AGC调频时，调频后期，锅炉系统出力逐渐增加，由负荷偏差为导向的超级电容负荷指令逐渐减小，直至为零；AGC调频前期在负