[发明专利]一种电热锅炉参与电网频率调节的控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种电热锅炉参与电网频率调节的控制系统，其特征在于，包括：

电热锅炉动态模块：根据当前时刻的回水温度及加热功率采样值计算下一时刻的电热锅炉水体平均温度，并将其传递给电热锅炉频率响应模块；

发电机系统等值模块：根据负荷的状态结合转子运动方程，获取系统频率波动情况；

电热锅炉频率响应模块：根据系统频率波动情况判断是否参与系统调频，根据接收的下一时刻的电热锅炉水体平均温度计算电热锅炉的调频潜力，根据电热锅炉的调频潜力调整锅炉加热功率完成电热锅炉参与系统调频控制；电热锅炉动态模块计算下一时刻的电热锅炉水体平均温度T(t+1)的方法为：

其中，c表示水比热容；m表示加热环节水体质量；T表示水体水温平均值；α表示加热效率系数；ΔP(s)表示锅炉加热功率变化积分量；ΔT_in(s)表示锅炉加热环节回水温度变化积分量；ΔT_out(s)表示锅炉加热环节出水温度变化积分量；u表示循环流量；T_out表示锅炉加热环节出水温度；T_in表示锅炉加热环节回水温度；s表示对时间的导数算子；所述发电机系统等值模块获取系统频率波动情况的模型为：

ΔP_m-ΔP_L＝(2Hs+D)Δf

式中：Δf为系统频率变化量；H为发电机组惯性常量；D为定常阻尼系数；ΔP_m为发电机的机械功率增量变化；ΔP_L为负荷功率变化量；s为对时间的导数算子；所述电热锅炉频率响应模块计算电热锅炉的调频潜力的公式如下：

式中，ΔP_min为最小调频潜力；ΔP_max为最大调频潜力；T_min为锅炉水体平均温度最小值；T₀为稳态运作时锅炉水体平均温度；T_max为锅炉水体平均温度最大值；t₀为锅炉参与调频时间，选取5min～15min。

2.一种电热锅炉参与电网频率调节的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、进入第一个采样周期，获取t时刻回水温度T_in(t)、锅炉加热功率P_Eboil(t)，计算t+1时刻电热锅炉水体平均温度T(t+1)；

步骤二、获取系统频率变化量Δf(t)，并判断|Δf|是否大于频率允许波动范围；

步骤三、若|Δf|＞ε，ε为电网频率允许偏差，电热锅炉参与系统调频控制，计算电热锅炉最大调频潜力并调整锅炉加热功率，即锅炉出水温度在一段时间t₀后达到T_max所需的加热功率；若|Δf|＜ε，进入下一个采样周期；

步骤四、获取各类负荷状态并根据系统频率响应模块获取t+1时刻系统频率变化量Δf(t+1)；

步骤五、一段时间t₀后，电热锅炉退出调频，加热功率返回未参与调频状态时的数值；所述步骤一中的t+1时刻电热锅炉水体平均温度T(t+1)计算公式如下：

其中，c表示水比热容；m表示加热环节水体质量；T表示水体水温平均值；α表示加热效率系数；ΔP(s)表示锅炉加热功率变化积分量；ΔT_in(s)表示锅炉加热环节回水温度变化积分量；u表示循环流量；T_out表示锅炉加热环节出水温度；T_in表示锅炉加热环节回水温度；s表示对时间的导数算子；所述步骤三中的最大调频潜力计算公式如下：

式中，ΔP_min为最小调频潜力；ΔP_max为最大调频潜力；T_min为锅炉水体平均温度最小值；T₀为稳态运作时锅炉水体平均温度；T_max为锅炉水体平均温度最大值；t₀为锅炉参与调频时间。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，ε选取0.2～0.5。