一种发电-储能系统的波动压力发电控制方法及系统与流程

技术特征：
1.一种发电-储能系统的波动压力发电控制方法，其特征在于，包括：1)分别获取发电-储能系统的测量气压p
meas
、实测功率值n
meas
以及高压气系统、气液混合系统之间气压调节阀的实测流量值2)根据测量气压p
meas
、设定气压值p
ref
之间的差值生成气压误差信号，根据实测功率值n
meas
、目标功率值n
ref
之间的差值生成有功功率误差信号，根据目标流量值实测流量值之间的差值生成流量误差信号；3)将气压误差信号、有功功率误差信号以及流量误差信号求和生成多变量控制信号；4)通过多变量控制信号控制高压气系统、气液混合系统之间气压调节阀的流量大小以维持气液混合系统中气体气压恒定。2.根据权利要求1所述的发电-储能系统的波动压力发电控制方法，其特征在于，所述设定气压值p
ref
、目标功率值n
ref
均为常数值，所述目标流量值为根据气液混合系统的动态特性计算得到。3.根据权利要求2所述的发电-储能系统的波动压力发电控制方法，其特征在于，步骤2)中还包括根据气液混合系统的动态特性计算目标流量值的步骤：s1)将高压气系统、气液混合系统之间的气体视为两个气体控制体，气液混合系统中的液体视为液体控制体，气液混合系统中的器壁视为器壁控制体，分别建立发电阶段气体控制体和液体控制体的温度、体积、压力动态变化特性方程、液体控制体的方程、与气体接触器壁控制体的方程以及与液体接触器壁控制体的方程；s2)针对发电阶段气体控制体和液体控制体的温度、体积、压力动态变化特性方程、液体控制体的方程、与气体接触器壁控制体的方程以及与液体接触器壁控制体的方程采用“乒乓”策略求解得到最优的目标流量值4.根据权利要求3所述的发电-储能系统的波动压力发电控制方法，其特征在于，步骤s1)中建立的发电阶段气体控制体和液体控制体的温度、体积、压力动态变化特性方程为：
式(1)中，t
b,gas
,m
b,gas
分别为气液混合系统内空气控制体b的温度、质量，t
a,gas
,m
a,gas
分别为高压气系统内空气控制体a的温度、质量，t为时间，k为空气比热容的比值，为气液混合系统内空气控制体b的质量流入速率，h
l
表示气液混合系统的液体控制体与器壁换热系数，a
l
表示气液混合系统的液体控制体与器壁接触的面积，t
l
表示气液混合系统的液体控制体的温度，表示气液混合系统内空气控制体b的空气定容比热容，u为与环境接触器壁的换热系数，a
g
为气液混合系统内空气控制体b与气体接触的器壁面积，t
b,gas,t
为气液混合系统内空气控制体b接触的器壁控制体温度，p
b,gas
为气液混合系统内空气控制体b的压力，为高压气系统内空气控制体a的质量流出速率，ρ
w
为汽液混合容器内液体控制体的密度，t
a,gas,t
为气液混合系统内空气控制体a接触的器壁控制体温度，表示气液混合系统内空气控制体a的空气定容比热容，为汽液混合容器内液体控制器的质量流出流率，为高压气系统内空气控制体a、气液混合系统内空气控制体b之间的交换速率，且满足r
g
为空气气体常数；液体控制体的方程为：式(2)中，ρ
l
为液体密度，a
l
为液体控制体水平面的面积，c
l
为液体控制体的比热容，z
l
为液体控制体的液位，p
gas
为气液混合容器内空气压力,p
gas
＝p
b,gas
，为液体控制体出口液
体温度，为液体控制体出口的质量流率，h
gas,l
为液体控制体与气体控制体之间的换热系数，h
l,t
为液体与汽液混合容器器壁之间的换热系数，t
gas
为气液混合容器的空气温度，a
l,t
为液体控制体与汽液混合容器器壁接触的面积，t
l,t
为与液体控制体接触的容器器壁温度；与气体接触器壁控制体的方程为：式(3)中，m
gas,t
为与空气接触的容器器壁控制体质量，c
t
为气液混合容器器壁的比热容，t
gas,t
为与汽液混合容器器壁接触的气体控制体的温度，a
gas,t
为气体控制体与汽液混合容器器壁接触的面积，t
gas
为气液混合容器内的空气温度，h
o
为气液混合容器器壁与外部环境之间换热系数，a
o,gas
为与气液混合容器内部空气接触的器壁暴露在外部环境的面积，t
amb
为外部环境温度；发电过程中与液体接触器壁控制体的方程为：式(4)中，m
l,t
为与液体接触的容器器壁控制体质量，a
o,l
为与液体接触的容器器壁和外部环境的接触面积。5.根据权利要求4所述的发电-储能系统的波动压力发电控制方法，其特征在于，步骤s2)包括：s2.1)初始化迭代变量n为1，初始化目标流量以及状态变量；根据nδt时刻的目标流量以及状态变量，结合式(1)中气液混合系统内空气控制体b的压力p
b,gas
的计算函数表达式计算得到nδt时刻的气液混合系统内空气控制体b的压力s2.2)将nδt时刻的状态变量代入式(1)～(4)，并采用数值差分的方法计算出(n 1)δt时刻的状态变量；s2.3)根据(n 1)δt时刻的状态变量结合式(1)中气液混合系统内空气控制体b的压力p
b,gas
的计算函数表达式计算得到(n 1)δt时刻的气液混合系统内空气控制体b的压力s2.4)判断nδt时刻的气液混合系统内空气控制体b的压力(n 1)δt时刻的气液混合系统内空气控制体b的压力两者之间的差值的绝对值小于预设阈值是否成立，若成立，则将当前的目标流量作为求解得到的最优的目标流量值输出，结束并退出；否则，根据下式更新当前的目标流量并退出；否则，根据下式更新当前的目标流量式(5)中，为更新后的目标流量，δ为质量流量的搜索步长，a为质量流量搜索范围的宽度，σ为质量流量搜索范围宽度的缩放因子，m为第m次动态
调整质量流量的搜索范围。6.根据权利要求1所述的发电-储能系统的波动压力发电控制方法，其特征在于，步骤2)中根据测量气压p
meas
、设定气压值p
ref
之间的差值生成气压误差信号是指将测量气压p
meas
、设定气压值p
ref
之间的差值输入气压闭环控制器得到气压误差信号。7.根据权利要求6所述的发电-储能系统的波动压力发电控制方法，其特征在于，步骤2)中根据实测功率值n
meas
、目标功率值n
ref
之间的差值生成有功功率误差信号是指将实测功率值n
meas
、目标功率值n
ref
之间的差值输入有功功率闭环控制器得到有功功率误差信号。8.根据权利要求7所述的发电-储能系统的波动压力发电控制方法，其特征在于，步骤2)中根据目标流量值实测流量值之间的差值生成流量误差信号是指将目标流量值实测流量值之间的差值输入流量闭环控制器得到流量误差信号。9.一种发电-储能系统的波动压力发电控制系统，包括相互连接的微处理器和存储器，其特征在于，该微处理器被编程或配置以执行权利要求1～8中任意一项所述发电-储能系统的波动压力发电控制方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行权利要求1～8中任意一项所述发电-储能系统的波动压力发电控制方法的计算机程序。

技术总结
本发明公开了一种发电-储能系统的波动压力发电控制方法及系统，本发明包括分别获取发电-储能系统的测量气压、实测功率值以及高压气系统、气液混合系统之间气压调节阀的实测流量值，并以此生成有功功率误差信号、气压误差信号以及生成流量误差信号；将气压误差信号、有功功率误差信号以及流量误差信号求和生成多变量控制信号并控制高压气系统、气液混合系统之间气压调节阀的流量大小以维持气液混合系统中气体气压恒定。本发明通过多变量控制信号控制高压气系统、气液混合系统之间气压调节阀的流量大小以维持气液混合系统中气体气压恒定，能够提升发电机组功率的稳定性、机组的安全稳定运行，防止电力系统的低频振荡。防止电力系统的低频振荡。防止电力系统的低频振荡。


技术研发人员：寇攀高
受保护的技术使用者：国网湖南省电力有限公司电力科学研究院 国家电网有限公司
技术研发日：2021.10.28
技术公布日：2022/2/24