杜曉勇 李 巖 劉 軼 李 奎 趙 勇

（1.河南電力調(diào)度控制中心，鄭州 450052; 2.鄭州供電公司，鄭州 450052）

日發(fā)電計劃是提前一日制定的機組出力計劃，一般以15min 為間隔形成96 點曲線。日發(fā)電計劃制定是省級電力調(diào)度的重要工作，也是節(jié)能調(diào)度的必須要求。隨著國家節(jié)能調(diào)度政策的出臺，眾多學(xué)者和電力工作者對適應(yīng)節(jié)能調(diào)度模式的日發(fā)電計劃編制進行了大量研究，取得了較多成果，并已得到工程應(yīng)用[1-3]，但對日發(fā)電計劃執(zhí)行環(huán)節(jié)研究較少，目前，日發(fā)電計劃執(zhí)行環(huán)節(jié)主要存在如下困難。

1）日發(fā)電計劃的編制基于負荷預(yù)測，但負荷預(yù)測不可能完全準確。隨著經(jīng)濟發(fā)展，居民負荷所占比重越來越大，但其受天氣影響較大，在冬夏兩季天氣突變時，負荷預(yù)測將出現(xiàn)較大偏差，日發(fā)電計劃難以執(zhí)行。

2）日發(fā)電計劃編制時一般將水電、抽水蓄能機組作為調(diào)頻調(diào)峰容量，負荷預(yù)測不準確時將擠占此類機組發(fā)電空間，可能導(dǎo)致水電棄水、抽水蓄能機組超發(fā)等違反節(jié)能調(diào)度原則的情況出現(xiàn)。

3）隨著電鐵、鋼鐵等行業(yè)的快速發(fā)展，沖擊負荷越來越多，需要足夠的實時調(diào)整容量，嚴格執(zhí)行日發(fā)電計劃必將導(dǎo)致參與AGC 實時調(diào)整的機組數(shù)量、容量大幅減少，調(diào)節(jié)效果降低，聯(lián)絡(luò)線考核電量增多和頻率質(zhì)量下降。

4）電網(wǎng)規(guī)?？焖僭龃螅W(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)愈加復(fù)雜，約束斷面日漸增多，局部地區(qū)負荷預(yù)測不準確或機組、線路跳閘等異常時，繼續(xù)執(zhí)行日發(fā)電計劃可能造成斷面超穩(wěn)定極限，威脅電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

上述因素影響下，在水電等快速調(diào)整容量較少的電網(wǎng)和夏季等天氣變化較快的季節(jié)，日發(fā)電計劃執(zhí)行較為困難，嚴重影響節(jié)能調(diào)度效果。在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行前提下有效執(zhí)行日發(fā)電計劃成為節(jié)能調(diào)度深入實施的關(guān)鍵。有學(xué)者曾提出在線滾動修正日發(fā)電計劃的方法，但大電網(wǎng)約束條件多，算法過于復(fù)雜，難以得到實際應(yīng)用。

1 AGC 在省級電網(wǎng)中的應(yīng)用

自動發(fā)電控制是現(xiàn)代電網(wǎng)控制系統(tǒng)中的一項重要功能，是建立在電網(wǎng)調(diào)度的能量管理系統(tǒng)（簡稱EMS）與發(fā)電機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（簡稱CCS）之間的一種閉環(huán)控制技術(shù)。按照國內(nèi)的電力調(diào)度模式，各個區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)部由各省調(diào)負責本省發(fā)供電平衡，保證省際聯(lián)絡(luò)線功率波動滿足考核標準，考核標準主要有CPS 和A1/A2 兩種[4]，大多數(shù)區(qū)域電網(wǎng)實行聯(lián)絡(luò)線CPS 標準。為滿足考核要求，省級電網(wǎng)需要依靠AGC 跟蹤聯(lián)絡(luò)線功率波動實時調(diào)整機組出力，實現(xiàn)發(fā)供電平衡[5-8]。在水電較多的省份，AGC 主要靠調(diào)整水電機組為主，火電可以按照日發(fā)電計劃執(zhí)行，在水電較少的省份，需要依靠火電機組投入AGC 跟蹤聯(lián)絡(luò)線功率波動。

隨著電網(wǎng)發(fā)展和節(jié)能調(diào)度的要求，電網(wǎng)控制約束條件越來越多，傳統(tǒng)的AGC 控制模式已經(jīng)不能滿足實時控制和精益化調(diào)度要求，文獻[9-10]提出了分層分區(qū)AGC 控制策略，并在河南電網(wǎng)獲得了較好應(yīng)用，該AGC 系統(tǒng)可靈活設(shè)定機組跟蹤目標（局部斷面或聯(lián)絡(luò)線），將全省電網(wǎng)按照電壓等級和約束斷面分割控制，多目標同步跟蹤。

2 基于AGC 的日發(fā)電計劃動態(tài)調(diào)整與 執(zhí)行策略

傳統(tǒng)意義上，AGC 與日發(fā)電計劃屬于發(fā)電出力調(diào)度的不同層面，面對的機組不同，時間維度也不同，AGC 面對實時調(diào)整機組，日發(fā)電計劃面對以15min 為間隔調(diào)整的機組?；贏GC 實現(xiàn)日發(fā)電計劃的調(diào)整與執(zhí)行需要將日發(fā)電計劃引入AGC系統(tǒng)，并新增機組控制模式，對全網(wǎng)機組進行分類調(diào)控。

2.1 AGC 視角下的全網(wǎng)機組分類

日發(fā)電計劃引入AGC 系統(tǒng)后將全網(wǎng)機組將分為3 類。

類別 A：不投 AGC 機組，主要為單機容量200MW 以下不具備AGC 投入條件的機組、風(fēng)電等不可調(diào)控機組及核電等不宜調(diào)控機組。

類別B：投入AGC，不跟蹤日發(fā)電計劃，此類機組對應(yīng)AGC 控制模式AUTO，如水電、抽水蓄能機組等。

類別C：投入AGC，同時跟蹤聯(lián)絡(luò)線功率波動和日發(fā)電計劃，主要是火電機組，此類機組對應(yīng)新增的AGC 控制模式PLAN。

2.2 機組控制模式PLAN

類別A、類別B 機組為傳統(tǒng)的控制模式，針對類別C 機組，新增機組控制模式PLAN，將日發(fā)電 計劃每時刻出力值P計劃(t)作為機組出力中間值，另設(shè)定帶寬D作為AGC 調(diào)整空間，機組可調(diào)范圍不再是傳統(tǒng)的固定值[P下限,P上限]，而是[P下限,P上限]∩ [P計劃(t) -D，P計劃(t)+D]，由于P計劃(t)隨時間改變，機組可調(diào)范圍也同時隨時間改變，如圖1所示。相鄰兩個時刻計劃出力不同時，按斜率插值方式使機組出力始終保持在[P下限,P上限] ∩[P計劃(t)-D，P計劃(t)+D]范圍內(nèi)。

圖1 PLAN 模式下機組可調(diào)范圍

2.3 調(diào)整與執(zhí)行

PLAN 模式下機組跟蹤日發(fā)電計劃的同時參與了聯(lián)絡(luò)線實時控制，投入該模式的機組越多，AGC可調(diào)容量越大，調(diào)節(jié)效果越好。實際負荷與預(yù)測值出現(xiàn)偏差或出現(xiàn)跳機等情況時，AGC 將根據(jù)省際聯(lián)絡(luò)線偏差情況，按照設(shè)定的優(yōu)選級順序調(diào)整類別B、類別C 機組出力，使全網(wǎng)發(fā)供平衡。合理設(shè)定機組調(diào)整優(yōu)先級可保證電網(wǎng)安全及節(jié)能調(diào)度執(zhí)行效果，文獻[10]介紹了調(diào)節(jié)順序設(shè)定策略。由于日發(fā)電計劃已經(jīng)考慮節(jié)能調(diào)度順序，正常情況下，為兼顧三公調(diào)度原則，AGC 將調(diào)整偏差按照機組計劃發(fā)量所占總電量比例進行分配。

改變類別C 機組調(diào)整帶寬D可控制日發(fā)電計劃執(zhí)行準確度，將D設(shè)定為0 即利用AGC 準確執(zhí)行日發(fā)電計劃。負荷預(yù)測準確率較高時，類別C 類機組僅在帶寬內(nèi)上下調(diào)整，日發(fā)電量與計劃發(fā)電量偏差很小，但提高了AGC 可調(diào)容量和調(diào)節(jié)效果；負荷預(yù)測準確率較低時，增大帶寬D可保證電網(wǎng)發(fā)供電平衡，同時使機組間計劃發(fā)電量偏差按照節(jié)能調(diào)度原則分配。

3 日發(fā)電計劃在線評估

為使上述策略獲得較好實際應(yīng)用，需要對日發(fā)電計劃在線定量評估，為調(diào)度人員提供輔助決策依據(jù)。結(jié)合運行需求，制定3 個評價指標。

3.1 日發(fā)電計劃可執(zhí)行性

式中，Eup、Edown分別為日發(fā)電計劃上調(diào)可執(zhí)行性和 下調(diào)可執(zhí)行性；分別為全網(wǎng)投AUTO 模式機組的上調(diào)空間、下調(diào)空間之和；Preal為電網(wǎng)實際負荷；Pplan為日發(fā)電計劃預(yù)測的電網(wǎng)負荷。

Eup、Edown代表計劃可執(zhí)行性，大于0 時表明 調(diào)頻調(diào)峰容量大于負荷預(yù)測偏差，其他機組可嚴格 跟蹤日發(fā)電計劃，數(shù)值越大，計劃可執(zhí)行性越強；Eup或Edown任一小于0 時表明日發(fā)電計劃不可執(zhí) 行，需要選擇機組投PLAN 模式參與調(diào)整。

3.2 全網(wǎng)可控性

式中，Cup、Cdown分別為全網(wǎng)上調(diào)可控行性和下調(diào)可控性；分別為全網(wǎng)PLAN模式機組的上調(diào)空間、下調(diào)空間之和；Grieal、Gpilan、Di分別為第i臺PLAN 模式機組的實際出力、計劃出力、調(diào)節(jié)帶寬。

Cup和Cdown大于0 代表AGC 上下調(diào)容量能夠滿足需求，數(shù)值越大裕度越足；Cup或Cdown任一小 于0 代表AGC 調(diào)整容量不足，需增大PLAN 模式機組帶寬或選擇更多機組投PLAN 模式。

3.3 全網(wǎng)PLAN 模式機組承擔預(yù)測偏差比例

正常運行時B約為100%，表明負荷預(yù)計偏差由PLAN 模式機組全部承擔，未影響AUTO 模式機組調(diào)整空間，較好執(zhí)行了節(jié)能調(diào)度政策；B大于100%時表明PLAN 模式機組過多承擔了調(diào)頻任務(wù)，可縮小調(diào)整帶寬；B小于90%時表明PLAN 模式機組未能完全平衡預(yù)測偏差，需改變優(yōu)先級順序、增大帶寬或投入更多機組。

4 在河南電網(wǎng)的實際應(yīng)用

河南是國家節(jié)能調(diào)度試點省份，對日發(fā)電計劃有效執(zhí)行要求較高，但水電等快速調(diào)整容量較少，需要大量火電機組投入AGC 參與調(diào)整?；诤幽想娋W(wǎng)已建成的分層分區(qū)AGC 系統(tǒng)[9-10]和節(jié)能發(fā)電調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)[3]，本策略得到了實際應(yīng)用，應(yīng)用流程如圖2所示。

圖2 AGC 執(zhí)行日發(fā)電計劃的流程圖

實際應(yīng)用中可根據(jù)潮流情況靈活選擇機組投PLAN 模式跟蹤局部斷面，滿足電網(wǎng)安全運行要求。某一300MW 火電機組在設(shè)置調(diào)整帶寬D為50MW時實測跟蹤效果如圖3所示，采樣間隔為15min，圖 中不調(diào)節(jié)時段是因為機組出力低于可投AGC 下限，一般為60%額定容量。

圖3 某機組實際調(diào)節(jié)效果

為評估策略實施后日發(fā)電計劃執(zhí)行效果，引入日發(fā)電計劃執(zhí)行準確率指標：

式中，WGi、WGPi分別為第i個機組實際發(fā)電量、日計劃發(fā)電量，WS、WSP分別為全網(wǎng)實際發(fā)電量、日計劃發(fā)電量，L為剔除負荷預(yù)測偏差后的機組日發(fā)電計劃平均執(zhí)行準確率。為評估策略實施后AGC 調(diào)節(jié)效果，可使用聯(lián)絡(luò)線控制CPS 考核指標[4]。策略執(zhí)行前后，分別選擇連續(xù)20日（夏季）計算全網(wǎng)火電機組日發(fā)電計劃執(zhí)行準確率L平均值及CPS1、CPS2指標平均合格率，對比結(jié)果如表1所示。

表1 策略實施前后日發(fā)電計劃執(zhí)行準確率及 聯(lián)絡(luò)線CPS 指標對比

實踐證明，本策略同時提高了日發(fā)電計劃執(zhí)行準確率和聯(lián)絡(luò)線控制效果，兼顧了電網(wǎng)調(diào)控需求和節(jié)能調(diào)度要求。

5 結(jié)論

本文提出了利用AGC 實現(xiàn)日發(fā)電計劃實時調(diào)整、執(zhí)行與評估策略，在河南電網(wǎng)的實際應(yīng)用表明本策略同時解決了日發(fā)電計劃有效執(zhí)行問題及AGC 調(diào)整容量不足問題，在滿足電網(wǎng)調(diào)控需求的同時有效執(zhí)行了日發(fā)電計劃，為節(jié)能調(diào)度深入實施提供了有力的技術(shù)手段。

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