一种百兆瓦级压缩空气储能膨胀机冲转控制方法及系统与流程

本发明属于膨胀机冲转控制，尤其涉及一种百兆瓦级压缩空气储能膨胀机冲转控制方法及系统。

背景技术：

1、随着科学技术的全面进步，电网稳定性的不断提升，参与电网电力削峰填谷的储能电站不断发展壮大，而对于储能电站的实际电力转换效率受到了更多的关注；压缩空气储能电站具有可调节容量大、使用寿命长、造价低以及技术成熟的储能特点，运行方式灵活，反应迅速，在电力系统中具有调峰填谷、调频调相、紧急事故备用和黑启动等多种功能。

2、发明人发现，采用目前技术，对压缩空气储能膨胀机冲转的控制时，存在膨胀机来气压力滑参数降低、调门对压缩空气进气流量的控制存在强滞后性和进气调节门控制的流量曲线不平衡等问题，致使冲转过程中转速控制偏差大，目标转速超调高等问题，为了解决转速超调问题，传统技术中采用了接近目标转速时升速率自动减小的方案，可以在一定程度上解决转速超调现象，但是其没有考虑不同目标转速时对升速率的调节设定，控制精度不高、效果差；以及存在冲转过程平均升速率较高、膨胀机超速停机定值低等因素，导致在转速接近目标转速时出现汽轮机危急遮断系统(emergency trip system，ets)超速动作导致停机。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述问题，提出了一种百兆瓦级压缩空气储能膨胀机冲转控制方法及系统，本发明通过改变区间转速升速率的方案来降低由于转速惯性带来的转速超调问题；针对冲转压缩空气气源滑压、进气滞后性大、阀门流量曲线不平衡等问题，采取了针对进气压力变化的变参数调节，在转速接近目标转速时，通过变比例、变积分作用完成了转速的无差调节。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、第一方面，本发明提供了一种百兆瓦级压缩空气储能膨胀机冲转控制方法，包括：

4、获取膨胀机的目标转速；

5、将目标转速范围内的转速值分为多个转速区，在每个转速区内设定对应的升速率；其中，不同的目标转速中，转速区的取值范围以及不同转速区对应的升速率不同；

6、以目标转速为控制目的，以设定的升速率为控制依据，进行冲转控制；冲转控制过程中，按照转速、升速率以及实际转速与目标转速的偏差，对进气压力的变参数比例带和积分作用进行调节。

7、进一步的，当目标转速为第一目标转速值时，将目标转速范围内的转速值分为三个区域，三个区域对应的升速率分别为第一升速率、第二升速率和第三升速率；其中，所述第三升速率小于所述第一升速率，所述第一升速率小于所述第二升速率。

8、进一步的，当目标转速为第二目标转速值或第三目标转速值时，将目标转速范围内的转速值分为五个区域，五个区域对应的升速率分别为第一升速率、第二升速率、第二升速率、第四升速率和第三升速率；其中，所述第一目标转速值小于所述第二目标转速值，所述第二目标转速值小于所述第三目标转速值，所述第二升速率小于所述第四升速率。

9、进一步的，在升速初期，在转速小于第一预设转速值，且目标转速大于实际转速时，比例带增加预设值。

10、进一步的，实际转速与目标转速的接近程度符合预设要求时，在非并网状态下，当转速升速率小于设定阈值，且实际转速与目标转速设定值偏差小于第一预设偏差值时，增强比例作用。

11、进一步的，当实际转速与目标转速偏差小于第二预设偏差值后，增强积分作用；所述第一预设偏差值大于所述第二预设偏差值。

12、第二方面，本发明还提供了一种百兆瓦级压缩空气储能膨胀机冲转控制系统，包括：

13、数据采集模块，被配置为：获取膨胀机的目标转速；

14、转速分区模块，被配置为：将目标转速范围内的转速值分为多个转速区，在每个转速区内设定对应的升速率；其中，不同的目标转速中，转速区的取值范围以及不同转速区对应的升速率不同；

15、控制模块，被配置为：以目标转速为控制目的，以设定的升速率为控制依据，进行冲转控制；冲转控制过程中，按照转速、升速率以及实际转速与目标转速的偏差，对进气压力的变参数比例带和积分作用进行调节。

16、第三方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现了第一方面所述的百兆瓦级压缩空气储能膨胀机冲转控制方法的步骤。

17、第四方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并能够在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了第一方面所述的百兆瓦级压缩空气储能膨胀机冲转控制方法的步骤。

18、第五方面，本发明还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现了第一方面所述的百兆瓦级压缩空气储能膨胀机冲转控制方法的步骤。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

20、1、本发明中将目标转速范围内的转速值分为多个转速区，在每个转速区内设定对应的升速率；其中，不同的目标转速中，转速区的取值范围以及不同转速区对应的升速率不同；以目标转速为控制目的，以设定的升速率为控制依据，进行冲转控制；冲转控制过程中，按照转速、升速率以及实际转速与目标转速的偏差，对进气压力的变参数比例带和积分作用进行调节；通过改变区间转速升速率的方案来降低由于转速惯性带来的转速超调问题，且针对不同目标转速设定了不同的区域和升速率对应值，提高了控制精度和效果；针对冲转压缩空气气源滑压、进气滞后性大、阀门流量曲线不平衡等问题，采取了针对进气压力变化的变参数调节，在转速接近目标转速时，通过变比例、变积分作用完成了转速的无差调节。

21、2、本发明通过自动置位转速升速率逻辑，大大减少了冲转过程调整参数所需要的启机冲转次数，通过阀控过程扰动及升速率的提前降低来达到提前降速的目的。

22、3、在低转速升速初期，由于升速率大，调门对压缩空气调节滞后性强，为防止转速控制偏差大，采用了较强的比例作用，然而较强的比例作用会导致升速初期，调门动作振荡过强；基于此问题，本发明在转速小于第一预设转速值并且目标转速大于实际转速时，比例带增加预设值，比例作用按照一节惯性由弱变强，解决了低转速升速初期，转速控制偏差大和调门动作振荡过强之间的矛盾问题。

23、4、在转速接近目标转速时，为防止转速始终存在静态偏差，本发明在非并网状态下，转速升速率小于设定阈值并且实际转速与目标转速设定值偏差小于第一预设偏差值的情况下，将比例作用继续增强；在实际转速与目标转速偏差小于第二预设偏差值后，积分作用增强，实现了无差调节。

24、5、本发明结合系统特性，落实了百兆瓦级压缩空气储能电站冲转过程的自动化控制方案，实现了更加安全、有效的控制步序，在符合5分钟内冲转达到目标值3000转的前提下，提高了阶段性作业质量，更高效、更稳定、更符合系统特性地提升其过程控制性能。

技术特征：

1.一种百兆瓦级压缩空气储能膨胀机冲转控制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种百兆瓦级压缩空气储能膨胀机冲转控制方法，其特征在于，当目标转速为第一目标转速值时，将目标转速范围内的转速值分为三个区域，三个区域对应的升速率分别为第一升速率、第二升速率和第三升速率；其中，所述第三升速率小于所述第一升速率，所述第一升速率小于所述第二升速率。

3.如权利要求2所述的一种百兆瓦级压缩空气储能膨胀机冲转控制方法，其特征在于，当目标转速为第二目标转速值或第三目标转速值时，将目标转速范围内的转速值分为五个区域，五个区域对应的升速率分别为第一升速率、第二升速率、第二升速率、第四升速率和第三升速率；其中，所述第一目标转速值小于所述第二目标转速值，所述第二目标转速值小于所述第三目标转速值，所述第二升速率小于所述第四升速率。

4.如权利要求1所述的一种百兆瓦级压缩空气储能膨胀机冲转控制方法，其特征在于，在升速初期，在转速小于第一预设转速值，且目标转速大于实际转速时，比例带增加预设值。

5.如权利要求1所述的一种百兆瓦级压缩空气储能膨胀机冲转控制方法，其特征在于，实际转速与目标转速的接近程度符合预设要求时，在非并网状态下，当转速升速率小于设定阈值，且实际转速与目标转速设定值偏差小于第一预设偏差值时，增强比例作用。

6.如权利要求5所述的一种百兆瓦级压缩空气储能膨胀机冲转控制方法，其特征在于，当实际转速与目标转速偏差小于第二预设偏差值后，增强积分作用；所述第一预设偏差值大于所述第二预设偏差值。

7.一种百兆瓦级压缩空气储能膨胀机冲转控制系统，其特征在于，包括：

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现了如权利要求1-6任一项所述的百兆瓦级压缩空气储能膨胀机冲转控制方法的步骤。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并能够在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现了如权利要求1-6任一项所述的百兆瓦级压缩空气储能膨胀机冲转控制方法的步骤。

10.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现了如权利要求1-6任一项所述的百兆瓦级压缩空气储能膨胀机冲转控制方法的步骤。

技术总结
本发明属于膨胀机冲转控制技术领域，提供了一种百兆瓦级压缩空气储能膨胀机冲转控制方法及系统，将目标转速范围内的转速值分为多个转速区，在每个转速区内设定对应的升速率；其中，不同的目标转速中，转速区的取值范围以及不同转速区对应的升速率不同；以目标转速为控制目的，以设定的升速率为控制依据，进行冲转控制；冲转控制过程中，按照转速、升速率以及实际转速与目标转速的偏差，对进气压力的变参数比例带和积分作用进行调节；通过改变区间转速升速率的方案来降低由于转速惯性带来的转速超调问题，提高了控制精度和效果；采取了针对进气压力变化的变参数调节，在转速接近目标转速时，通过变比例、变积分作用完成了转速的无差调节。

技术研发人员：张国栋,朱振华,牟旭涛,仵华南,巩志强,宋戈,段树勋,王楠
受保护的技术使用者：山东中实易通集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/9