本发明涉及新能源发电，具体涉及基于重力储能系统与火电机组耦合发电的控制系统及方法。
背景技术：
1、能源电力行业建设现代化经济体系的重要基础和支撑，它肩负推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系的重任，但从当前电力发展改革现状来看，能源电力行业仍面临着较为严峻的形势和挑战。大电网不断延伸、电压等级不断提高、大容量高参数发电机组不断增多，新能源发电大规模集中并网，电力系统形态及运行特性日趋复杂，特别是信息技术等新技术应用带来的非传统隐患增多，对系统支撑能力、转移能力、调节能力提出了更高要求，给电力系统安全稳定运行带来了更多考验。
2、长期以来，煤电在电力系统中承担着电力安全稳定供应、应急调峰、集中供热等重要的基础性作用。在未来二三十年内，煤电在清洁发展的基础上，仍将发挥基础性和灵活性电源作用，仍是为电力系统提供电力、电量的主体能源形式。为了有效解决新能源的消纳问题，其核心措施就是对燃煤火电机组实施灵活性改造、进一步挖掘火电机组的调峰能力。
3、储能技术可按储能形式进行分类，包括机械储能、电储能化学储能、化学储能、电能储存以及热能储存。另外，机械能储能技术可分为动能储能技术(如飞轮储能)、弹性势能储能技术(如压缩空气储能(caes))、重力蓄能技术(如抽水蓄能)和固体重力储能技术。重力储能技术(ges)依赖于垂直方向重物体在引力场中储存或释放的运动电力，该技术通过转换实现能量存储，电力系统中的电能通过机电设备将重力势能转化为重物。其主要是通过吸收电能来存储重力势能，驱动机电设备在电网电量过剩时提升重物的高度，在电力系统缺电时降低重物将电力返回电网。
4、现有的储能系统主要包含熔融盐储热、压缩空气储能、抽水蓄能、电化学储能、重力储能等多种储能方式。其中抽水蓄能其主要缺点是依赖地理位置、选址难、建设周期长；电化学储能主要受限于储能寿命周期较短；压缩空气储能技术成熟、规模大、对地理环境的依赖比较小，其最大的劣势是效率过低；熔融盐储热则受限于容量较小。而重力储能具备寿命周期长、清洁无污染、储能效率高、地形依赖小等优势，同时，随着重力储能技术的发展，其成本也在不断降低。现有的火电机组由于机组的热力特性，受限于出力和调峰能力，导致单一的火电机组的深度调峰能力和顶峰供电能力弱，且成本高。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于重力储能系统与火电机组耦合协调发电的控制系统，以解决现有技术中火电机组由于机组的热力特性导致火电机组的深度调峰能力和顶峰供电能力弱的问题。
2、为了解决上述问题，本发明的基于重力储能系统与火电机组耦合发电的控制系统的技术方案是：
3、基于重力储能系统与火电机组耦合发电的控制系统，包括：重力储能系统与火电单元机组耦合模块和火电单元机组模块；
4、所述重力储能系统与火电单元机组耦合模块包括重力储能系统和第一火电单元机组，用于通过重力储能系统对火电单元机组辅助调峰调频，并给电力系统供电；
5、所述火电单元机组模块包括第二火电单元机组，用于给电力系统供电。
6、进一步地，所述重力储能系统与火电单元机组耦合模块还包括负荷协调控制系统，所述负荷协调控制系统连接至重力储能系统和第一火电单元机组，用于根据电力系统用电负荷控制重力储能系统对火电单元机组的辅助调峰调频。
7、进一步地，所述重力储能系统与火电单元机组耦合模块还包括第一偏差表征模块，所述第一偏差表征模块与重力储能系统和第一火电单元机组连接；所述火电单元机组模块还包括第二偏差表征模块，所述第二偏差表征模块与第二火电单元机组连接；所述第一偏差表征模块和第二偏差表征模块用于表征电网联络线功率偏差和电力系统用电负荷偏差。
8、进一步地，所述第一偏差表征模块包括：
9、第一功率偏差模块，用于计算和表征重力储能系统与火电单元机组耦合模块中由于用户侧负荷波动引起的电网联络线功率偏差；
10、第一负荷偏差模块，用于计算和表征重力储能系统与火电单元机组耦合模块中由于惯性环节引起的电力系统用电负荷偏差；
11、所述第二偏差表征模块包括：
12、第二功率偏差模块，用于计算和表征火电单元机组模块中由于用户侧负荷波动引起的电网联络线功率偏差；
13、第二负荷偏差模块，用于计算和表征火电单元机组模块中由于惯性环节引起的电力系统用电负荷偏差。
14、进一步地，所述控制系统还包括功率偏差输入模块，所述功率偏差输入模块分别连接至重力储能系统与火电单元机组耦合模块和火电单元机组模块，所述功率偏差输入模块用于将电网联络线功率偏差输入重力储能系统与火电单元机组耦合模块和火电单元机组模块。
15、进一步地，所述重力储能系统包括释能模式和储能模式：
16、所述释能模式应用于：火电单元机组出力小于电力系统用电负荷需求时，重力储能系统为释能模式；
17、所述储能模式应用于：火电单元机组出力大于电力系统用电负荷需求时，重力储能系统为储能模式。
18、进一步地，所述火电单元机组包括热力系统，所述热力系统包括锅炉模型和汽轮机模型，所述锅炉模型包括汽包锅炉模型和超临界直流锅炉模型，所述汽轮机模型为超临界中间再热汽轮机模型。
19、为了解决上述问题，本发明还提供的一种基于重力储能系统与火电机组耦合发电的控制方法的技术方案是：
20、基于重力储能系统与火电机组耦合发电的控制方法，所述控制方法具有储能模式和释能模式，包括以下步骤：
21、当控制系统处于储能模式时，重力储能系统与火电单元机组耦合模块和火电单元机组模块将第一火电单元机组和第二火电单元机组产生的电能供给电力系统，同时重力储能系统与火电单元机组耦合模块中的重力储能系统将第一火电单元机组产生的多余的电能转化为重力储能系统的重力势能，实现储能模式；
22、当控制系统处于释能模式时，重力储能系统与火电单元机组耦合模块和火电单元机组模块将第一火电单元机组和第二火电单元机组产生的电能供给电力系统，同时重力储能系统与火电单元机组耦合模块中的重力储能系统将重力势能转化为电能，实现释能模式。
23、进一步地，所述控制方法还包括：将重力储能系统与火电单元机组耦合模块和火电单元机组模块中产生的电网联络线功率偏差经过积分环节的联络线同步系数输入至重力储能系统与火电单元机组耦合模块和火电单元机组模块中。
24、进一步地，所述积分环节的联络线同步系数为0.756。
25、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
26、本发明的基于重力储能系统与火电机组耦合发电的控制系统及方法，通过在系统中设置重力储能系统与火电单元机组耦合模块和火电单元机组模块，使得火电单元机组耦合重力储能系统，提高了火电机组高负荷期间的顶峰能力和深调期间的深度调峰能力，更进一步降低了火电单元机组的上网负荷。本技术相较于现有技术中单一的火电单元机组发电技术而言，提高了电厂供电负荷裕度，同时提高了火电机组的灵活性，并降低了火力发电机组的供电成本。
27、通过在重力储能系统与火电单元机组耦合模块中设置负荷协调控制系统，通过负荷协调控制系统更加准确的协调控制重力储能系统的运行，实现重力储能系统对火电单元机组的辅助调峰调频。
28、通过在重力储能系统与火电单元机组耦合模块和火电单元机组模块中设置第一偏差表征模块和二偏差表征模块，用于表征电网联络线功率偏差和电力系统用电负荷偏差，并将电网联络线功率偏差再次输入至重力储能系统与火电单元机组耦合模块和火电单元机组模块，用于进一步提高控制系统运行的准确性。
29、重力储能系统包括释能模式和储能模式，根据火电单元机组出力和电力系统用电负荷需求的大小，调整重力储能系统的运行模式，操作简单可控。
30、火电单元机组的热力系统包括锅炉模型和汽轮机模型，锅炉包括汽包锅炉模型和超临界直流锅炉模型，将汽包锅炉计算模型用于超临界直流锅炉有效减小其计算的复杂性；汽轮机模型为超临界中间再热汽轮机模型，该模型考虑到进汽调门非线性和主蒸汽压力变化的问题，提高机械能的产出。
1.基于重力储能系统与火电机组耦合发电的控制系统，其特征在于，包括：重力储能系统与火电单元机组耦合模块和火电单元机组模块；
2.根据权利要求1所述的基于重力储能系统与火电机组耦合发电的控制系统，其特征在于，所述重力储能系统与火电单元机组耦合模块还包括负荷协调控制系统，所述负荷协调控制系统连接至重力储能系统和第一火电单元机组，用于根据电力系统用电负荷控制重力储能系统对火电单元机组的辅助调峰调频。
3.根据权利要求2所述的基于重力储能系统与火电机组耦合发电的控制系统，其特征在于，所述重力储能系统与火电单元机组耦合模块还包括第一偏差表征模块，所述第一偏差表征模块与重力储能系统和第一火电单元机组连接；所述火电单元机组模块还包括第二偏差表征模块，所述第二偏差表征模块与第二火电单元机组连接；所述第一偏差表征模块和第二偏差表征模块用于表征电网联络线功率偏差和电力系统用电负荷偏差。
4.根据权利要求3所述的基于重力储能系统与火电机组耦合发电的控制系统，其特征在于，所述第一偏差表征模块包括：
5.根据权利要求4所述的基于重力储能系统与火电机组耦合发电的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括功率偏差输入模块，所述功率偏差输入模块分别连接至重力储能系统与火电单元机组耦合模块和火电单元机组模块，所述功率偏差输入模块用于将电网联络线功率偏差输入重力储能系统与火电单元机组耦合模块和火电单元机组模块。
6.根据权利要求1-5任一项所述的基于重力储能系统与火电机组耦合发电的控制系统，其特征在于，所述重力储能系统包括释能模式和储能模式：
7.根据权利要求1-5任一项所述的基于重力储能系统与火电机组耦合发电的控制系统，其特征在于，所述火电单元机组包括热力系统，所述热力系统包括锅炉模型和汽轮机模型，所述锅炉模型包括汽包锅炉模型和超临界直流锅炉模型，所述汽轮机模型为超临界中间再热汽轮机模型。
8.基于重力储能系统与火电机组耦合发电的控制方法，其特征在于，基于权利要求1-7任一项所述的基于重力储能系统与火电机组耦合发电的控制系统，所述控制方法具有储能模式和释能模式，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的基于重力储能系统与火电机组耦合发电的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：将重力储能系统与火电单元机组耦合模块和火电单元机组模块中产生的电网联络线功率偏差经过积分环节的联络线同步系数输入至重力储能系统与火电单元机组耦合模块和火电单元机组模块中。
10.根据权利要求9所述的基于重力储能系统与火电机组耦合发电的控制方法，其特征在于，所述积分环节的联络线同步系数为0.756。
