[发明专利]工业热负荷群参与电网一次调频的控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于电网一次调频领域，尤其涉及一种工业热负荷群参与电网一次调频的控制系统及方法。

背景技术

随着我国电力系统中新能源发电、核能发电以及特高压电网的快速建设，电网结构发生了较大的变化，电力系统灵活调节需求越来越高。另外，随着用电设备的精密程度越来越高，对供电品质的要求也越来越严格。电网运行频率作为供电品质的一个重要技术参数，控制技术指标必然也越来越严格，一次调频的技术研究也就越来越重要，因此在电力系统运行中，引入更多的一次调频技术手段对电网的优质稳定运行是十分必要的。

目前，我国电力系统的一次调频主要由发电侧设备承担，即发电机组利用自身快速调整发电负荷的能力，完成电网频率幅值较小波动时的负荷补偿。考虑到目前电网中发电机组的一次调频能力受到运行参数、煤质、运行方式等各种因素的影响，其一次调频潜力也基本发挥到了极致，如何引进更多的一次调频技术手段必将是今后一段时间内的重要研究课题。

电力系统的动态平衡由供需两侧共同完成，发电机组的一次调频主要利用了负荷供给侧的调整性能，而负荷需求侧(即用电消耗侧)目前基本不设计承担电网的一次调频功能。结合目前工业热负荷的快速发展，其用电消耗越来越大，这类热负荷相对于其他暂态用电负荷，具有较大储热惯性，短时间的电负荷改变并不会影响其热负荷系统的运行品质，如何利用这类负荷的技术特点，在短时间内改变其负荷消耗，进行电网一次调频补偿，是亟需解决的主要问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明实施例的第一方面提供了一种工业热负荷群参与电网一次调频的控制系统，该系统将工业负荷消耗系统引入电网的一次调频系统，从负荷消耗侧提升电网的一次调频能力，丰富了电网一次调频的技术手段，为电网优质稳定运行提供有效技术支撑。

本发明实施例的第一方面提供的一种工业热负荷群参与电网一次调频的控制系统，包括：

一次调频补偿控制器，其被配置为：根据电网频率波动偏差值及热负荷群功率设定值，生成热负荷群参与电网一次调频的负荷补偿指令；及

投切开关，其被配置为：根据热负荷群系统及电网运行需求进行一次调频功能的投切：当一次调频功能投入时，将热负荷群参与电网一次调频的负荷补偿指令送至热负荷群控制器；当一次调频切除时，热负荷群参与电网一次调频的负荷补偿指令自动为零；

所述热负荷群控制器被配置为：判断各个热负荷子集是否满足参与一次调频投入的条件；若满足，则计算分配热负荷群中每一个热负荷子集承担的一次调频负荷量，同时自动计算热负荷群参与电网一次调频的时间，超时自动切除；

各个热负荷子集被配置为：根据热负荷群控制器分配的一次调频负荷量，完成相应负荷调节。

结合本发明实施例的第一方面，本发明实施例的第一方面的第一种实施方式中，所述一次调频补偿控制器，包括：

频率偏差生成模块，其被配置为：根据电网实时运行频率与额定频率设定值比较，生成电网频率波动偏差值；及

一次调频补偿函数F(x)模块，其被配置为：根据电网频率波动偏差值及热负荷群功率设定值，生成热负荷群参与电网一次调频的负荷补偿指令。

在该实施方式中，电网实时运行频率可由电网运行频率变送器采集获得；

额定频率设定值，根据实际需求该设定值可修改，在我国一般设为电网标准运行频率50Hz。

结合本发明实施例的第一方面的第一种实施方式中，一次调频补偿函数F(x)模块中的一次调频补偿函数F(x)为折线函数且输出为热负荷群参与电网一次调频的负荷补偿指令；所述热负荷群参与电网一次调频的负荷补偿指令根据电网频率波动偏差值来确定为最大调频补偿负荷值或零；其中，最大调频补偿负荷值与热负荷群功率范围对应设置。

在该实施方式中，响应最大电网频率波动偏差值及一次调频死区均可根据实际运行情况进行调整。

结合本发明实施例的第一方面，本发明实施例的第一方面的第二种实施方式中，各个热负荷子集满足参与一次调频投入的条件为：

相应热负荷子集的负荷消耗在预设范围内，该热负荷子集才可参与电网的一次调频；否则，所述热负荷群控制器被配置为自动闭锁掉该热负荷子集的一次调频指令。

为保证每个热负荷子集的热系统稳定运行，当热负荷子集的负荷消耗设定在某一范围内时，该热负荷子集才可参与电网的一次调频，否则在热负荷群控制器中，自动闭锁掉该子集的一次调频指令。