[发明专利]耦合重力储能的火电机组一次调频系统及方法

权利要求书

1.耦合重力储能的火电机组一次调频系统，其特征在于，包括火电机组发电机(1)、功率控制器(2)、输出线路(3)、第一开关(4)、变压器(5)、电网(6)、第二开关(7)、电动发电一体机车(8)、重块车辆(9)、山体(11)、铁轨(12)和挂钩(13)；

所述火电机组发电机(1)通过第一开关(4)、变压器(5)和输出线路(3)连接电网(6)；

所述输出线路(3)还通过第二开关(7)连接电动发电一体机车(8)；

所述电动发电一体机车(8)和多个重块车辆(9)之间通过挂钩(13)连接，构成重块车辆组，所述电动发电一体机车(8)和多个重块车辆(9)上设有重块车辆倾斜角度测量装置(14)、刹车装置(10)和蓄电池(15)；

所述铁轨(12)铺设在山体(11)上，所述重块车辆组安装于所述铁轨(12)上；

所述功率控制器(2)连接第一开关(4)、第二开关(7)、电动发电一体机车(8)和重块车辆倾斜角度测量装置(14)；

所述火电机组一次调频系统的运行方法如下：功率控制器(2)获取电网(6)当前频率与额定频率的频率差，计算火电机组发电机(1)一次调频的目标功率补偿量，并判断应将重块车辆组上行储能还是下行发电；蓄电池(15)在重块车辆组启动时提供启动动能，在储存电量不够时，在重块车辆组运行时自动充电；

若判断应将重块车辆组上行储能时，功率控制器(2)闭合第二开关(7)，驱动电动发电一体机车(8)拉动重块车辆组上行，以快速降低系统输出功率，电动发电一体机车(8)运行电压应与火电机组发电机(1)出口电压相同；功率控制器(2)根据目标功率补偿量、重块车辆组重量和重块车辆组倾斜角度，控制重块车辆组上行速度和加速度；重块车辆倾斜角度测量装置(14)实时监测电动发电一体机车(8)和多个重块车辆(9)与水平方向的倾斜角度，并将倾斜角度传送给功率控制器(2)，功率控制器(2)进而计算得出重块车辆组与水平方向的倾斜角度；刹车装置(10)辅助控制重块车辆组上行速度和加速度，并在重块车辆组停止运行时确保其不自动下行；

若判断应将重块车辆组下行发电时，功率控制器(2)闭合第二开关(7)，根据目标功率补偿量、重块车辆组重量和重块车辆组倾斜角度，控制重块车辆组下行速度和加速度，进而控制驱动电动发电一体机车(8)发电；电动发电一体机车(8)所发功率通过变压器(5)升压后并入电网(6)，以快速增加系统输出功率；重块车辆倾斜角度测量装置(14)实时监测电动发电一体机车(8)和多个重块车辆(9)与水平方向的倾斜角度，并将倾斜角度传送给功率控制器(2)，功率控制器(2)进而计算得出重块车辆组与水平方向的倾斜角度；刹车装置(10)辅助控制重块车辆组下行速度和加速度，并在重块车辆组停止运行时确保其不自动下行；

在不需要重块车辆组上行储能或者下行发电时，功率控制器(2)断开第二开关(7)，刹车装置(10)确保重块车辆组停止移动。

2.耦合重力储能的火电机组一次调频方法，其采用权利要求1所述火电机组一次调频系统实施，其特征在于，包括：

步骤1，获取电网当前频率与额定频率的频率差；

步骤2，根据电网当前频率与额定频率的频率差，计算火电机组目标转速偏差；

步骤3，根据火电机组目标转速偏差，计算火电机组一次调频的目标功率补偿量；

步骤4，根据火电机组一次调频的目标功率补偿量，计算重块车辆组目标上行或者下行速度，若此时重块车辆组上行或者下行速度未达到重块车辆组目标上行或者下行速度，则执行步骤5，否则，则执行步骤8；

步骤5，计算重块车辆组上行或者下行目标加速度，若重块车辆组上行或者下行目标加速度大于或者等于重块车辆组上行或者下行最大限值加速度，则执行步骤6，否则，则执行步骤7；

步骤6，控制重块车辆组上行或者下行加速度为最大限值加速度；

步骤7，控制重块车辆组上行或者下行加速度为目标加速度；

步骤8，控制重块车辆组上行或者下行速度为目标上行或者下行速度。

3.根据权利要求2所述的耦合重力储能的火电机组一次调频方法，其特征在于，电网当前频率与额定频率的频率差的表达式为：Δf＝f₁-f₀，其中，f₁为电网当前频率，单位为：HZ；f₀为电网额定频率，单位为：HZ。