[发明专利]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

权利要求书

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调频前期在负荷指令上附加负荷指令前馈形成的指令以及调频后期逐渐减小形成的指令作为AGC调频超级电容负荷指令；

稳定负荷超级电容指令和AGC调频超级电容负荷指令相结合作为最终的超级电容负荷指令；

S4.在电容储能辅控系统(5)中形成的超级电容负荷指令与机组实际负荷相减，得到超级电容负荷偏差，该偏差作为电容储能辅控系统(5)指导超级电容组件(6)充放电的依据；设置函数f(x)＝x，其中x为超级电容负荷偏差，f(x)为超级电容出力，以此确定超级电容组件(6)的充放电电量；

S5.机组实际负荷在电容储能系统的辅助下，进入新的AGC调频考核死区之后，在死区内稳定30s，认为单元机组已完成此次AGC调频响应，则通过电容储能辅控系统限速减小超级电容组件的出力，直至超级电容出力为零，完成本次超级电容储能系统的AGC调频响应；

S6.超级电容储能系统在负荷响应过程中，若超级电容组件(6)充电时剩余电量95％或放电时剩余电量5％，则立即通过电容储能辅控系统(5)控制其出力限速减小，直至超级电容出力为零，完成本次超级电容储能系统的AGC调频响应；

S7.稳定负荷时，单元发电机组(4)根据超级电容组件(6)现存电量主动增加或减小出力，对超级电容组件(6)进行预充电或预放电，为不可预测的升、降负荷调度提供可调裕度；超级电容组件(6)电量小于30％时，主动给常规负荷指令附加一个不大于0.5％的、经过限速的常规负荷指令前馈，增加单元发电机组(4)出力，对超级电容组件(6)进行充电，超级电容组件(6)充电至70％电量后，对常规负荷指令前馈进行限速减小直至为零；若在预充电或预放电过程中，单元机组DCS系统(3)接收到AGC指令，则立即停止预充电或预放电，限速减小常规负荷指令前馈进行直至为零。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：S3中所述的稳定负荷时指的是常规负荷指令减去单元机组出力形成的负荷偏差的绝对值小于0.2％额定负荷，持续1min。