[发明专利]耦合重力储能的火电机组一次调频系统及方法

说明书

本发明公开了一种耦合重力储能的火电机组一次调频系统及方法。本发明采用的技术方案为：在电网频率升高需快速降低系统输出功率时，根据目标功率补偿量控制重块车辆组上行速度和上行加速度，以快速降低系统输出功率；在电网频率降低需快速提高系统输出功率时，根据目标功率补偿量控制重块车辆组下行速度和下行加速度，以快速提高系统输出功率。本发明通过控制重块车辆组上行或者下行速度和加速度，可快速降低或者提高系统输出功率，并可突破系统内火电机组一次调频下限负荷，有效改善了火电机组一次调频即时响应能力。

技术领域

本发明属于发电机组技术领域，具体地说是一种耦合重力储能的火电机组一次调频系统及方法。

背景技术

近年来，在国家节能减排相关政策的扶持下，风电、太阳能等可再生能源发电大规模并入并网，其自身存在的间歇性、不确定性等对电网频率稳定带来了新的挑战。为了维持电网频率稳定以及更好地消纳新能源发电，作为发电功率相对稳定的火力发电机组，势必承担日益频繁地一次调频任务。

火力发电机组传统一次调峰方法是通过调节汽门开度、利用锅炉蓄热能力来快速响应电网频率变化，这种方法是建立在假设锅炉蓄热能力足够大实现的，但实际上锅炉蓄热能力是有一定限度的，且传统方法不能突破锅炉最低稳燃负荷，机组一次调频性能无疑受到了一定制约,且汽门长时间节流也会带来较大的经济性损失。而火电机组往往存在着部分设备缺陷和动态调节特性不佳等问题，也影响了一次调频即时响应能力。

因此，提供一种可改善火电机组一次调频能力的方法和系统，是本领域人员亟待解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种耦合重力储能的火电机组一次调频方法及系统，其在电网频率升高需快速降低系统输出功率时，根据目标功率补偿量控制重块车辆组上行速度和上行加速度，以快速降低系统输出功率；在电网频率降低需快速提高系统输出功率时，根据目标功率补偿量控制重块车辆组下行速度和下行加速度，以快速提高系统输出功率。

为此，本发明采用的一种技术方案为：耦合重力储能的火电机组一次调频系统，其包括火电机组发电机、功率控制器、输出线路、第一开关、变压器、电网、第二开关、电动发电一体机车、重块车辆、山体、铁轨和挂钩；

所述火电机组发电机通过第一开关、变压器和输出线路连接电网；

所述输出线路还通过第二开关连接电动发电一体机车；

所述电动发电一体机车和多个重块车辆之间通过挂钩连接，构成重块车辆组，所述电动发电一体机车和多个重块车辆上设有重块车辆倾斜角度测量装置、刹车装置和蓄电池；

所述铁轨铺设在山体上，所述重块车辆组安装于所述铁轨上；

所述功率控制器连接第一开关、第二开关、电动发电一体机车和重块车辆倾斜角度测量装置。

上述的耦合重力储能的火电机组一次调频系统，其运行方法如下：功率控制器获取电网当前频率与额定频率的频率差，计算火电机组发电机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，功率控制器闭合第二开关，驱动电动发电一体机车拉动重块车辆组上行，以快速降低系统输出功率，电动发电一体机车运行电压应与火电机组发电机出口电压相同；功率控制器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实时监测电动发电一体机车和多个重块车辆与水平方向的倾斜角度，并将倾斜角度传送给功率控制器，功率控制器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；