技术领域
[0001] 本实用新型涉及电力系统调频技术领域，特别是涉及一种储能调频系统。
相关背景技术
[0002] 在调频领域中，电站发电系统通过一次调频和二次调频来使电网频率维持稳定的自动控制过程，保证发电出力与负荷平衡，保证系统频率为额定值。常规储能调频系统中各电站装置之间采用硬接线的通信方式，存在通讯延迟问题，无法满足调频快速响应需求，频率调节精度低。
[0003] 综上所述，如何有效地解决现有的储能调频系统存在通讯延迟问题，无法满足调频快速响应需求，频率调节精度低等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种储能调频系统，该储能调频系统解决了通讯延迟问题，实现了对调频指令的快速响应，进而提升了频率调节精度。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：
[0006] 一种储能调频系统，包括：
[0007] 对电网频率和有功功率进行监控的电网监控子系统；
[0008] 由频率采集设备和基于goose通讯的快速调频设备搭建，根据所述电网频率生成第一有功功率调整指令的一次调频子系统；其中，所述频率采集设备与所述电网监控子系统和所述基于goose通讯的快速调频设备均相连；所述基于goose通讯的快速调频设备还与储能子系统中的功率变换器相连；
[0009] 与所述电网监控子系统相连，根据所述有功功率生成第二有功功率调整指令的二次调频子系统；
[0010] 与所述一次调频子系统和所述二次调频子系统均相连，根据所述第一有功功率调整指令和/或所述第二有功功率调整指令进行有功功率调整的储能子系统。
[0011] 在本实用新型的一种具体实施方式中，所述储能子系统包括：
[0012] 与所述基于goose通讯的快速调频设备和所述二次调频子系统中的储能能量管理设备均相连的功率变换器；
[0013] 与所述功率变换器相连的储能变流器和储能装置管理设备；
[0014] 与所述储能装置管理设备相连的储能装置。
[0015] 在本实用新型的一种具体实施方式中，所述储能装置包括功率型储能组件和能量型储能组件。
[0016] 在本实用新型的一种具体实施方式中，所述二次调频子系统包括：
[0017] 与所述电网监控子系统相连的电网调度设备；
[0018] 与所述电网调度设备相连的AGC调频设备；
[0019] 与所述AGC调频设备和所述功率变换器均相连的储能能量管理设备。
[0020] 在本实用新型的一种具体实施方式中，还包括：
[0021] 与所述电网调度设备、所述AGC调频设备、所述储能能量管理设备均相连的电站发电控制子系统。
[0022] 在本实用新型的一种具体实施方式中，所述电站发电控制子系统还通过所述AGC调频设备与所述基于goose通讯的快速调频设备相连。
[0023] 在本实用新型的一种具体实施方式中，所述电站发电控制子系统与所述电网调度设备、所述AGC调频设备、所述储能能量管理设备之间均通过光纤相连。
[0024] 在本实用新型的一种具体实施方式中，所述储能能量管理设备与所述功率变换器之间通过光纤相连。
[0025] 本实用新型所提供的储能调频系统，包括：对电网频率和有功功率进行监控的电网监控子系统；由频率采集设备和基于goose通讯的快速调频设备搭建，根据电网频率生成第一有功功率调整指令的一次调频子系统；其中，频率采集设备与电网监控子系统和基于goose通讯的快速调频设备均相连；基于goose通讯的快速调频设备还与储能子系统中的功率变换器相连；与电网监控子系统相连，根据有功功率生成第二有功功率调整指令的二次调频子系统；与一次调频子系统和二次调频子系统均相连，根据第一有功功率调整指令和/或第二有功功率调整指令进行有功功率调整的储能子系统。
[0026] 由上述技术方案可知，通过设置包含频率采集设备和基于goose通讯的快速调频设备的一次调频系统，设置频率采集设备与电网监控子系统和基于goose通讯的快速调频设备均相连，并设置基于goose通讯的快速调频设备直接与储能子系统中的功率变换器相连，通过频率采集设备采集电网频率，利用基于goose通讯的快速调频设备直接将电网频率传输至功率变换器，不需要经过储能能量管理设备，解决了通讯延迟问题，实现了对调频指令的快速响应，进而提升了频率调节精度。
具体实施方式
[0032] 参见图1，图1为现有技术中一种储能调频系统的结构框图。储能调频系统包括一次调频子系统2和二次调频子系统3。一次调频子系统2的一次调频工作原理为发电控制子系统34通过检测升压站母线电压频率偏差，通过分析计算判断功能，分别给光伏/风电发电单元群、储能能量管理设备33发送功率指令，储能能量管理设备33再将功率指令发送给功率变换器41，功率变换器41对储能装置44进行功率调节。二次调频子系统3的二次调频工作原理为电网调度设备31下发ACG调频指令给新能源场站AGC调频设备32，AGC调频设下发给发电控制子系统34，发电控制子系统34通过分析计算，分别给光伏/风电发电单元群、储能能量管理设备33分发送功率指令，储能能量管理设备33再将功率指令发送给功率变换器41，功率变换器41对储能装置44进行功率调节。因而现有的储能调频系统，不论是一次调频还是二次调频均需要经过储能能量管理设备33，且各电站装置之间采用硬接线的通信方式，存在通讯延迟问题，无法满足调频快速响应需求，频率调节精度低。
[0033] 为此，本申请中提供的储能调频系统中，一次调频子系统2通过频率采集设备21采集电网频率，利用基于goose通讯的快速调频设备22直接将电网频率传输至功率变换器41，不需要经过储能能量管理设备33，解决了通讯延迟问题，实现了对调频指令的快速响应，进而提升了频率调节精度。
[0034] 为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0035] 参见图2，图2为本实用新型中一种具体实施方式所提供的储能调频系统的结构框图。该储能调频系统包括：
[0036] 对电网频率和有功功率进行监控的电网监控子系统1；
[0037] 由频率采集设备21和基于goose通讯的快速调频设备22搭建，根据电网频率生成第一有功功率调整指令的一次调频子系统2；其中，频率采集设备21与电网监控子系统1和基于goose通讯的快速调频设备22均相连；基于goose通讯的快速调频设备22还与储能子系统4中的功率变换器41相连；
[0038] 与电网监控子系统1相连，根据有功功率生成第二有功功率调整指令的二次调频子系统3；
[0039] 与一次调频子系统2和二次调频子系统3均相连，根据第一有功功率调整指令和/或第二有功功率调整指令进行有功功率调整的储能子系统4。
[0040] 如图2所示，本实用新型提供的储能调频系统包括电网监控子系统1、一次调频子系统2、二次调频子系统3以及储能子系统4。电网监控子系统1用于对电网频率和有功功率进行监控，并将监控到的电网频率发送至一次调频子系统2，将监控到的有功功率发送至二次调频子系统3。一次调频子系统2根据接收到的电网频率生成第一有功功率调整指令，并将第一有功功率调整指令发送给储能子系统4。二次调频子系统3根据接收到的有功功率生成第二有功功率调整指令，并将第二有功功率调整指令发送给储能子系统4。储能子系统4根据第一有功功率调整指令和/或第二有功功率调整指令进行有功功率调整，即当储能子系统4仅接收到第一有功功率调整指令时，仅根据第一有功功率调整指令进行有功功率调整；当储能子系统4仅接收到第二有功功率调整指令时，仅根据第二有功功率调整指令进行有功功率调整；当储能子系统4既接收到第一有功功率调整指令，又接收到第二有功功率调整指令，分别根据第一有功功率调整指令和第二有功功率调整指令进行有功功率调整。
[0041] 一次调频子系统2包括频率采集设备21和基于goose通讯的快速调频设备22，频率采集设备21与电网监控子系统1和基于goose通讯的快速调频设备22均相连，基于goose通讯的快速调频设备22还与储能子系统4中的功率变换器41相连，通过频率采集设备21采集电网频率，利用基于goose通讯的快速调频设备22直接将电网频率传输至功率变换器41。本实用新型提供的储能调频系统引入goose环网通讯协议，不需要经过储能能量管理设备33，解决了通讯延迟问题，实现遥调指令的快速分发，显著提高频率调节精度和指令响应速度，保护电网安全。
[0042] 由上述技术方案可知，通过设置包含频率采集设备和基于goose通讯的快速调频设备的一次调频系统，设置频率采集设备与电网监控子系统和基于goose通讯的快速调频设备均相连，并设置基于goose通讯的快速调频设备直接与储能子系统中的功率变换器相连，通过频率采集设备采集电网频率，利用基于goose通讯的快速调频设备直接将电网频率传输至功率变换器，不需要经过储能能量管理设备，解决了通讯延迟问题，实现了对调频指令的快速响应，进而提升了频率调节精度。
[0043] 在本实用新型的一种具体实施方式中，储能子系统4包括：
[0044] 与基于goose通讯的快速调频设备22和二次调频子系统3中的储能能量管理设备33均相连的功率变换器41；
[0045] 与功率变换器41相连的储能变流器42和储能装置44管理设备43；
[0046] 与储能装置44管理设备43相连的储能装置44。
[0047] 如图2所示，储能子系统4包括功率变换器41、储能变流器42、储能装置44管理设备43以及储能装置44。功率变换器41与一次调频子系统2中基于goose通讯的快速调频设备22和二次调频子系统3中的储能能量管理设备33均相连，功率变换器41还与储能变流器42和储能装置44管理设备43均相连，储能装置44与储能装置44管理设备43相连。功率变换器41在接收到第一有功功率调整指令或第二有功功率调整指令时通过储能装置44管理设备43快速分发至储能装置44中的相应储能组件，从而实现有功率的快速调整。
[0048] 在本实用新型的一种具体实施方式中，储能装置44包括功率型储能组件441和能量型储能组件442。
[0049] 目前以锂电池储能为代表的能量型储能组件442在火电调频领域应用相对广泛，通常应用充放电倍率1C或2C的锂电池。电网调频指令的显著特征是高频次(单日指令数上千次)、短时长(2分钟以下的指令占80％以上)，高频次浅充浅放，会导致电池加速老化，减少电池使用寿命，严重影响储能装置44的长效运行，进一步导致锂离子电池的不一致性、高/低温性能差等安全问题，而为了保证储能的稳定运行，每年将有大批电池更换，增加二次投资和运维成本。
[0050] 如图2所示，基于上述描述的传统储能装置44的缺点，本实用新型提供的储能调频系统中储能装置44包括功率型储能组件441和能量型储能组件442。通过引入功率型储能组件441(如飞轮、超级电容、电池电容等)，由功率型储能组件441和能量型储能组件442组成混合储能装置44，实现多元技术耦合满足多重价值需求。储能装置44布置灵活性高和功能多，充分利用功率型储能组件441长寿命、高功率的优点，满足一次调频、AGC调频的使用需求，延长了能量型储能组件442的使用寿命，降低了储能安全风险与运维成本，降低了储能成本。
[0051] 功率型储能组件441可以包括飞轮、超级电容、电池电容、锂离子电池储能中的一种或多种；能量型储能组件可以包括锂离子电池、液流电池、钠硫电池、铅碳电池、铅酸电池中的一种或多种。功率型储能组件441对短时高频充放电适应性极佳，但持续时间有限；能量型储能组件442同时具有应对短时高频和持续充放电的能力。在一次调频和二次调频响应过程中，优先调用功率型储能组件441，超出功率型储能组件441响应能力时，能量型储能组件442接续响应，直至达到电网频率稳定目标值。同时功率型储能组件441和能量型储能组件442协调动作，实现混合储能的功率和能量优势互补，提高储能调频系统的可靠性、安全性和经济性。
[0052] 在本实用新型的一种具体实施方式中，二次调频子系统3包括：
[0053] 与电网监控子系统1相连的电网调度设备31；
[0054] 与电网调度设备31相连的AGC调频设备32；
[0055] 与AGC调频设备32和功率变换器41均相连的储能能量管理设备33。
[0056] 如图2所示，二次调频子系统3包括电网调度设备31、AGC调频设备32、储能能量管理设备33。电网调度设备31与电网监控子系统1和AGC调频设备32均相连，储能能量管理设备33与AGC调频设备32和储能子系统4中的功率变换器41均相连。电网调度设备31接收电网监控子系统1发送的有功功率，在将有功功率发送至AGC调频设备32，AGC调频设备32通过储能能量管理设备33将有功功率转发至功率变换器41，进而使得储能子系统4完成对有功功率的调整。
[0057] 在本实用新型的一种具体实施方式中，该储能调频系统还可以包括：
[0058] 与电网调度设备31、AGC调频设备32、储能能量管理设备33均相连的电站发电控制子系统34。
[0059] 如图2所示，本实用新型提供的储能调频系统还可以包括电站发电控制子系统34，电站发电控制子系统34与电网调度设备31、AGC调频设备32、储能能量管理设备33均相连。电网调度设备31、AGC调频设备32、储能能量管理设备33在进行有功功率处理转发的过程中，将各自的处理及转发结果反馈给电站发电控制子系统34，从而使得电站发电控制子系统34能够根据处理及转发结果进行发电控制。
[0060] 在本实用新型的一种具体实施方式中，电站发电控制子系统34还通过AGC调频设备32与基于goose通讯的快速调频设备22相连。
[0061] 如图2所示，电站发电控制子系统34还通过AGC调频设备32与基于goose通讯的快速调频设备22相连，从而使得基于goose通讯的快速调频设备22能够将调频处理结果反馈给电站发电控制子系统34，使得电站发电控制子系统34能够根据调频处理结果进行发电控制。
[0062] 在本实用新型的一种具体实施方式中，电站发电控制子系统34与电网调度设备31、AGC调频设备32、储能能量管理设备33之间均通过光纤相连。
[0063] 电站发电控制子系统34与电网调度设备31、AGC调频设备32、储能能量管理设备33之间可以均通过光纤相连，充分利用光纤通信的容量大、衰减小、体积小、重量轻、防干扰性能好、扩容便捷等优点。
[0064] 在本实用新型的一种具体实施方式中，储能能量管理设备33与功率变换器41之间通过光纤相连。
[0065] 储能能量管理设备33与功率变换器41之间通过光纤相连，充分利用光纤通信的容量大、衰减小、体积小、重量轻、防干扰性能好、扩容便捷等优点，实现有功功率的快速高效转发。
[0066] 说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0067] 以上对本实用新型所提供的一种储能调频系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
[0068] 还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
