本發明屬于電力系統儲能領域，具體涉及一種熔鹽和電化學混合儲能系統及其控制方法。

背景技術：

1、現有實用新型專利《一種提高電廠agc調頻性能的儲能裝置、控制系統》公開了一種提高電廠agc調頻性能的儲能裝置、控制系統，所述儲能裝置包括若干個儲能子系統，每個儲能子系統包括一個pcs集裝箱和一個磷酸鐵鋰電池系統集裝箱。這種基于磷酸鐵鋰電池的儲能系統應用案例較多，但是，這種儲能系統存在投資成本高和電池壽命較短的缺陷。

2、現有實用新型專利《一種可控負荷的儲能裝置參與火電機組一次調頻系統》公開了一種可控負荷的儲能裝置參與火電機組一次調頻，該裝置能夠優化火電機組的一次調頻性能，對原有的火電機組改動較小。在實際應用案例中，可控負荷多采用電加熱熔鹽介質的形式。基于熔鹽的可控負荷，可以克服電化學儲能系統投資成本高、壽命短的缺陷，但是，在實際運行中，熔鹽可控負荷需長時間持續運行，導致了較高的運行成本。

技術實現思路

1、本發明的目的是基于以上兩種儲能形式的優點和缺點，提供了一種基于熔鹽和電化學的混合儲能系統及其控制方法，因為熔鹽系統和電化學儲能系統的控制目標，都是agc指令和機組功率的差值，因為兩者響應速度不同，會出現兩個系統不配合的情況。

2、為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

3、一種熔鹽和電化學混合儲能系統，包括發電機組、協調控制器和功率合成裝置；

4、發電機組的高壓廠用變壓器低壓側的高壓廠用母線a段連接電化學儲能系統，高壓廠用變壓器低壓側的高壓廠用母線b段連接熔鹽儲能系統的電加熱器；

5、協調控制器的控制目標為機組dcs送出的agc指令與發電機功率的差值，協調控制器的控制對象為電化學儲能系統和熔鹽電加熱器系統；

6、功率合成裝置用于通過矢量合成方法，把電化學儲能系統的功率與熔鹽電加熱器系統的功率進行合成，并送出至rtu裝置，其中，電化學儲能系統的功率正方向與熔鹽電加熱器系統的功率正方向保持一致，均由高壓廠用母線指向儲能系統。

7、本發明進一步的改進在于，發電機組還通過主變壓器連接至電網。

8、本發明進一步的改進在于，協調控制器采用狀態機控制模式。

9、本發明進一步的改進在于，協調控制器在三種狀態之間循環運行，三種狀態分別是從dcs獲取agc指令和發電機功率信息，計算電化學儲能系統和熔鹽電加熱器系統的功率分配數據，向電化學儲能系統和熔鹽電加熱器系統發送功率分配信號。

10、本發明進一步的改進在于，功率合成裝置通過采用fpga技術實現多通道的并行采樣。

11、本發明進一步的改進在于，功率合成裝置通過并行數據傳輸方式把電化學儲能系統和熔鹽電加熱器系統的功率合成信號發送給rtu裝置，減小數據傳輸過程中的延時。

12、一種熔鹽和電化學混合儲能系統的控制方法，包括：

13、1）電化學儲能系統的初始soc為c0%，soc表示電化學儲能系統的充電率，50≤c0≤90，熔鹽儲能系統的初始電加熱功率為0；

14、2）當電網向發電機組發出向下調節功率的agc指令時，電化學儲能系統優先于熔鹽儲能系統進行響應；

15、3）當電網向發電機組發出向上調節功率的agc指令時，熔鹽儲能系統優先于電化學儲能系統進行響應；

16、4）在混合儲能系統持續響應agc指令的過程中，每當電化學儲能系統的soc降低至10%及以下時，進行一次電化學儲能系統的再平衡，調整電化學儲能系統的soc為cn+1%，cn+1=cn+1，n≥0；

17、5）在混合儲能系統持續響應agc指令的過程中，計算比值，比值的分子部分為熔鹽儲能系統在響應調頻指令的過程中電加熱器所消耗的電量，其單位為mwh，比值的分母部分為熔鹽儲能系統響應的調頻指令的里程數量，其單位為mw，每當大于0.5時，進行一次電化學儲能系統的再平衡，調整電化學儲能系統的soc為cn+1%，cn+1=cn-1，n≥0。

18、本發明進一步的改進在于，步驟2）中，電化學儲能系統響應此類agc指令的方式是進行充電，當電化學儲能系統soc充電至100%時停止充電，然后由熔鹽儲能系統繼續響應此類agc指令；熔鹽儲能系統響應此類agc指令的方式是提高熔鹽電加熱器的功率。

19、本發明進一步的改進在于，步驟3）中，熔鹽儲能系統響應此類agc指令的方式是降低熔鹽電加熱器的功率。

20、本發明進一步的改進在于，步驟3）中，當熔鹽電加熱器的功率降低至0時，停止響應此類agc指令，然后由電化學儲能系統繼續響應此類agc指令，電化學儲能系統響應此類agc指令的方式是進行放電。

21、與現有技術相比，本發明至少具有以下有益的技術效果：

22、本發明提供的一種基于熔鹽和電化學的混合儲能系統及其控制方法，可以基于agc指令和發電機功率差值的統一控制目標，協調電化學儲能系統和熔鹽儲能系統響應agc指令的順序，避免兩個系統出現之間不配合導致的響應不足或超量響應的情況出現，充分發揮熔鹽儲能系統和電化學儲能系統的協同作用，共同輔助機組響應agc指令。

23、進一步，本發明具備自身調節的功能，可以適應不同的調頻工況，可以根據歷史調頻工況，通過再平衡調整響應策略，從而適應不同電網的調頻工況。

24、進一步，本發明充分利用熔鹽儲能系統的單向調節功能和電化學儲能系統的雙向調節功能，優勢互補，減少了電化學儲能系統的響應頻次，從而延長了電化學儲能系統的壽命，同時，通過電化學儲能系統的雙向調節功能彌補熔鹽儲能系統的單向調節功能的不足，降低了熔鹽儲能系統的運行成本。

技術特征：

1.一種熔鹽和電化學混合儲能系統，其特征在于，包括發電機組、協調控制器和功率合成裝置；

2.根據權利要求1所述的一種熔鹽和電化學混合儲能系統，其特征在于，發電機組還通過主變壓器連接至電網。

3.根據權利要求1所述的一種熔鹽和電化學混合儲能系統，其特征在于，協調控制器采用狀態機控制模式。

4.根據權利要求3所述的一種熔鹽和電化學混合儲能系統，其特征在于，協調控制器在三種狀態之間循環運行，三種狀態分別是從dcs獲取agc指令和發電機功率信息，計算電化學儲能系統和熔鹽電加熱器系統的功率分配數據，向電化學儲能系統和熔鹽電加熱器系統發送功率分配信號。

5.根據權利要求1所述的一種熔鹽和電化學混合儲能系統，其特征在于，功率合成裝置通過采用fpga技術實現多通道的并行采樣。

6.根據權利要求5所述的一種熔鹽和電化學混合儲能系統，其特征在于，功率合成裝置通過并行數據傳輸方式把電化學儲能系統和熔鹽電加熱器系統的功率合成信號發送給rtu裝置，減小數據傳輸過程中的延時。

7.權利要求1所述的一種熔鹽和電化學混合儲能系統的控制方法，其特征在于，包括：

8.根據權利要求7所述的一種熔鹽和電化學混合儲能系統的控制方法，其特征在于，步驟2）中，電化學儲能系統響應此類agc指令的方式是進行充電，當電化學儲能系統soc充電至100%時停止充電，然后由熔鹽儲能系統繼續響應此類agc指令；熔鹽儲能系統響應此類agc指令的方式是提高熔鹽電加熱器的功率。

9.根據權利要求7所述的一種熔鹽和電化學混合儲能系統的控制方法，其特征在于，步驟3）中，熔鹽儲能系統響應此類agc指令的方式是降低熔鹽電加熱器的功率。

10.根據權利要求9所述的一種熔鹽和電化學混合儲能系統的控制方法，其特征在于，步驟3）中，當熔鹽電加熱器的功率降低至0時，停止響應此類agc指令，然后由電化學儲能系統繼續響應此類agc指令，電化學儲能系統響應此類agc指令的方式是進行放電。

技術總結
本發明公開了一種基于熔鹽和電化學的混合儲能系統及其控制方法，該系統包括發電機組、協調控制器和功率合成裝置；包括：1）電化學儲能系統的初始SOC為C<subgt;0</subgt;%，SOC表示電化學儲能系統的充電率，50≤C<subgt;0</subgt;≤90，熔鹽儲能系統的初始電加熱功率為0；2）當電網向發電機組發出向下調節功率的AGC指令時，電化學儲能系統優先于熔鹽儲能系統進行響應；3）當電網向發電機組發出向上調節功率的AGC指令時，熔鹽儲能系統優先于電化學儲能系統進行響應；4）在混合儲能系統持續響應AGC指令的過程中，每當電化學儲能系統的SOC降低至10%及以下時，進行一次電化學儲能系統的再平衡，調整電化學儲能系統的SOC；5）在混合儲能系統持續響應AGC指令的過程中，計算比值。

技術研發人員：薛磊,兀鵬越,康禎,王小輝,高峰,張立松,賀婷,李東晉,代本謙,李菁華,李志鵬,楊沛豪
受保護的技術使用者：西安熱工研究院有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24