于遠鵬

（二灘水力發(fā)電廠，四川 攀枝花 617000）

大型水電站AGC考核分析與改進措施

于遠鵬

（二灘水力發(fā)電廠，四川 攀枝花 617000）

華中電網(wǎng)對并網(wǎng)電站實施輔助服務補償及并網(wǎng)運行管理考核，某大型水電站作為華中電網(wǎng)委托四川省調直調的電廠參與了輔助服務的考核和補償。本文結合兩個細則的要求分析了該水電站AGC輔助服務考核情況，并對影響AGC考核的原因進行了分析，根據(jù)實際運行情況提出了改進措施以滿足系統(tǒng)的安全運行。

輔助服務；一次調頻；考核；措施

1 前言

為保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行，維護電力企業(yè)的合法權益，規(guī)范輔助服務管理，根據(jù)國家電監(jiān)會《關于同意印發(fā)實施華中區(qū)域發(fā)電廠輔助服務管理及并網(wǎng)運行管理實施細則的通知》、華中電監(jiān)局《關于印發(fā)實施華中區(qū)域發(fā)電廠輔助服務管理及并網(wǎng)運行管理實施細則的通知》(簡稱“兩個細則”［1－3］)輔助服務的實施，既保障了電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，同時維護電力企業(yè)的合法權益，也規(guī)范了并網(wǎng)電廠的輔助服務管理。本水電站作為參與華中區(qū)域發(fā)電廠輔助服務及并網(wǎng)運行管理的電廠，在實施兩個細則以來本水電站在AGC方面得到了電力系統(tǒng)的補償，同時也因AGC本身原因受到考核。

2 “兩個細則”中AGC考核規(guī)則

AGC考核指標包括AGC月可用率和調節(jié)性能（調節(jié)精度、調節(jié)速率）。

2.1 AGC的月可用率

具備AGC功能的電站，應按調度指令要求投入AGC，AGC的月可用率必須達到90%以上。每低1個百分點（含不足一個百分點），每臺次記考核電量5萬kW·h。經(jīng)調度機構同意退出的時間段，不納入考核范圍。

2.2 AGC的調節(jié)性能

無法投入AGC功能或AGC調節(jié)性能不滿足規(guī)定基本要求，每日按0.5萬kW·h記為考核電量。

調節(jié)速率，每個AGC設定值調節(jié)命令的調節(jié)速率計算公式為：調節(jié)變化量/調節(jié)到位所耗時間。每15 min為一個統(tǒng)計時段，取調節(jié)速率的平均值。

調節(jié)速度分為向上調節(jié)速度和向下調節(jié)速度，統(tǒng)計出的向上調節(jié)速度小于向上爬坡率則為不合格，統(tǒng)計出的向下調節(jié)速度小于向下爬坡率則為不合格。

據(jù)了解，如果每天96個統(tǒng)計時段中有85%以上的點（即81.6個點）合格，則認為該日AGC合格，計入AGC補償，否則每日按0.5萬kW·h記為考核電量。

調節(jié)精度，每15 min為一個統(tǒng)計時段，取調節(jié)精度的平均值。響應死區(qū)統(tǒng)計規(guī)則：對統(tǒng)計周期內的所有響應死區(qū)求平均值。統(tǒng)計出的調節(jié)精度（誤差）如果大于響應死區(qū)（允許調節(jié)誤差）則為不合格。下頁表1為某水電站9月份AGC考核明細表。

3 AGC考核原因分析

3.1 機組運行情況統(tǒng)計

9月，水電站6臺機組AGC均投入運行，平均負荷較高，負荷調節(jié)空間有限，省調AGC下發(fā)總有功設定值與電站有功輸出值偏差較小。大發(fā)期間機組跨越振動區(qū)運行情況較少，AGC有功分配時由于考慮優(yōu)化效率，容易將小負荷增量分配到多臺機中。小負荷增量時調速器調節(jié)速度放慢，因此，大發(fā)電期間AGC調節(jié)速率更容易被考核。

本月共有1 357個受考核點。其中，239個點為向上調節(jié)速率不合格，占17.6%，1 118個點為向下調節(jié)速率不合格，占82.4%。輔助服務考核系統(tǒng)判斷電站等值機組是否調節(jié)到位的判據(jù)是總有功偏差（總有功輸出值-總有功設定值）小于20 MW。查看歷史數(shù)據(jù)，總有功偏差一般情況下均在20 MW左右。由于總有功偏差的問題，既會導致調節(jié)速率不合格，也會導致調節(jié)精度不合格，這是同一原因導致的兩個不同的后果。因此，絕大多數(shù)向下調節(jié)速率不合格是因為總有功正向偏差引起的，由于電站機組容量大，考慮到模擬量采樣環(huán)節(jié)綜合誤差和電調的調節(jié)死區(qū)（4 MW）兩個因素，電站總有功輸出控制在20 MW以內較困難。

表1 某水電站9月份AGC考核明細表

3.2 AGC與一次調頻的相互影響

電站一次調頻死區(qū)設定為50±0.04 Hz，據(jù)統(tǒng)計一次調頻每月動作約4萬次，對AGC調節(jié)影響很大。AGC的控制環(huán)節(jié)有一定的響應時間，通常AGC總有功設定值變化4～5 s后，機組設定值才會變化。

據(jù)了解，省調AGC系統(tǒng)根據(jù)聯(lián)絡線潮流功率變化情況并考慮各種因數(shù)，計算出總有功設定值，并按一定的規(guī)律分配到具備調節(jié)能力的各電廠，如果檢測到電站當前總有功輸出值與分配給該電站的設定值偏差達到30 MW，則省調AGC認為電廠具備調節(jié)能力，新的設定值下發(fā)到電廠執(zhí)行。電廠由于受一次調頻、模擬量采樣環(huán)節(jié)綜合誤差和電調的調節(jié)死區(qū)（4 MW）的影響，很容易達到省調下發(fā)新定值的條件，因此，反映到實際中即表現(xiàn)為AGC設定值頻繁，AGC設定值偏差較小。

AGC是現(xiàn)代電網(wǎng)控制的一項基本和重要功能，是基于電網(wǎng)高度自動化的EMS與發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)（CCS）間閉環(huán)控制的一種先進技術手段。實施AGC可獲得以高質量電能為電力的供需實時平衡服務，可以提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性，降低運行人員的勞動強度。一次調頻則屬于當?shù)乜刂葡到y(tǒng)，一般由發(fā)電機調速器附加控制功能實現(xiàn)，水輪發(fā)電機組通過整定調速器永態(tài)轉差系數(shù)實現(xiàn)，可以在0%～10%之間整定，對于電網(wǎng)一次調頻來說，一般要求整定為4%～5%，根據(jù)發(fā)電機轉速偏差控制導葉開度。AGC的控制方式為功率閉環(huán)模式，其控制環(huán)涵蓋全網(wǎng)；一次調頻控制方式為頻率閉環(huán)模式，只按照設備所在地頻率偏差進行調節(jié)。兩者的控制目標、控制方式、響應時間均有較大差異[4]。

鑒于電廠在電網(wǎng)中的地位，我廠運行的機組非特殊工況，并網(wǎng)后機組均在AGC閉環(huán)控制。電廠AGC采用有功閉環(huán)調節(jié)，接受省調下發(fā)的總有功值，再通過本地AGC有功分配策略，計算出單機的有功設定值，通過監(jiān)控系統(tǒng)的模擬量輸出通道，送到調速器控制系統(tǒng)。同時在計算機監(jiān)控系統(tǒng)的AGC控制策略中增加單機允許功率偏差，使一次調頻與AGC取得較好的配合效果。當系統(tǒng)負荷未出現(xiàn)負荷的劇烈突變時，調速器控制系統(tǒng)一次調頻動作，一次調頻將機組功率一般調整在AGC設定的單機允許偏差值內。當一次調頻動作調節(jié)的負荷超出AGC設定的單機允許偏差，AGC控制將回調機組出力到之前AGC的定值，而此時電網(wǎng)EMS的解算尚未完成，新的AGC定值尚未下發(fā)，為防止一次調頻快速加負荷導致系統(tǒng)失穩(wěn)，一次調頻設有功率增量上限，一次調頻最大調整負荷限定在額定負荷的10%以內。

一次調頻只對頻率進行響應，但從全網(wǎng)角度而言，AGC的控制方向可能與一次調頻完全相反。從一次調頻的實現(xiàn)控制邏輯上看，一次調頻的調節(jié)量和AGC的控制量兩者的疊加量去控制電液轉換器，應不會出現(xiàn)反調現(xiàn)象，當兩者的調節(jié)相反時，只會減小調節(jié)的控制量，不會頻繁的正向、反向調節(jié)。水電站從近幾年的運行情況看，未出現(xiàn)過一次調頻的過調或者來回的調節(jié)，給系統(tǒng)帶來不穩(wěn)定。

3.3 AGC受電網(wǎng)負荷的影響

按目前考核規(guī)則，每個月機組一次AGC合格率必須在85%以上，即每月要保證96個點中有81.6個點合格才不會被考核。根據(jù)四川電網(wǎng)日典型負荷曲線（圖1）可以看出，電網(wǎng)峰谷差很大，負荷分布不均勻，且枯水期和豐水期峰谷時間也不一樣。在豐水期由于四川主網(wǎng)用電負荷高，該電站基本保持6臺機帶大負荷運行，雖然不受機組不可分配區(qū)的影響，但由于省調AGC下發(fā)值與電站實際總有功值偏差較小，一般在20 MW以內，而電站機組很難調整到位。因此，由表1可以看出，電站9月份AGC每日考核都不合格，所以月度考核也不合格。在枯水期，一般電站都是3～4臺機組運行，在低谷時基本保持3臺機運行，可以降低電站耗水率，但3臺機運行在高水頭時不可分配負荷區(qū)范圍較廣[5]（表2）。由于不可分配區(qū)的影響，當省調AGC下發(fā)值在不可分配區(qū)時，機組有功無法分配，也就無法滿足電網(wǎng)AGC下發(fā)值，此時只有省調AGC下發(fā)新值，且在機組可調范圍內，機組才能滿足AGC下發(fā)值。根據(jù)前面的分析和目前四川并網(wǎng)水電機組的實際動作情況來看，要實現(xiàn)機組AGC調節(jié)合格率超過85%非常困難，從另一個角度講，考核指標過于嚴格。

圖1 四川電網(wǎng)典型日負荷曲線

4 改進措施

（1）由于該電站的單機容量大，尤其是6臺機組全部運行情況下全廠總有功偏差很難控制在20 MW以內。輔助服務考核系統(tǒng)判斷電站等值機組是否調節(jié)到位的判據(jù)即總有功偏差值應該設置為變量，開機臺數(shù)越少，該值越小，開機臺數(shù)越多，該值越大。故省調AGC系統(tǒng)中設置的該電站機組具備調節(jié)能力的有功偏差設定值應放大到60MW為宜（據(jù)了解目前為30 MW）。

表2 3臺機運行不可分配區(qū)

（2）放寬一次調頻死區(qū)的定值，根據(jù)《華中電網(wǎng)發(fā)電機組一次調頻技術管理規(guī)定及考核辦法》和《四川電網(wǎng)發(fā)電機組一次調頻調度管理規(guī)定》要求，水電機組一次調頻的人工死區(qū)可控制在0.05Hz內，因此與省調協(xié)商下，發(fā)電站機組一次調頻死區(qū)定值為50±0.05Hz，以減少其干擾AGC正常調節(jié)的頻次。

（3）AGC和一次調頻輔助服務考核和補償情況算法較復雜，電站管理人員對很多技術參數(shù)和細節(jié)無法獲知，由于電站側與省調側所安裝的輔助服務數(shù)據(jù)系統(tǒng)不一樣，而輔助服務考核是以省調側統(tǒng)計的結果為主，因此，建議電站側也安裝和省調相同的輔助服務數(shù)據(jù)系統(tǒng)，保證電網(wǎng)和電站側數(shù)據(jù)一致，以方便電站側的數(shù)據(jù)分析。

（4）優(yōu)化調速器一次調頻與AGC的配合控制策略。在其他一些水電廠其實已有成功的實踐經(jīng)驗值得借鑒，例如：監(jiān)控系統(tǒng)采取在全廠無AGC指令分配時，將一次調頻動作引起的負荷偏差疊加到全廠有功功率給定值，使得給定值與實發(fā)值一致，負荷不再重新分配，確保一次調頻功能正常發(fā)揮；當有新的AGC指令分配時，采取AGC指令與一次調頻指令直接疊加[6-7]的方式。或者，在調速器程序上加判斷條件：在一次調頻動作過程中閉鎖與之方向相反的功率給定增減指令，待一次調頻動作結束后再跟蹤新的有功功率給定指令。

5 改進后AGC運行情況

經(jīng)過電站與上級調度的多次溝通與協(xié)調，調度已將二灘機組具備調節(jié)能力的有功偏差設定值放大到55 MW，并對一次調頻調節(jié)死區(qū)定值做了放寬，改為了50±0.05 Hz。而調速器與AGC的配合策略仍在研究中。經(jīng)過上級調度對我廠AGC和一次調頻要求的放寬，我廠在輔助服務中AGC考核指標得到了明顯的改善。表3為月度AGC考核情況統(tǒng)計。

表3 某水電站2014年月度AGC考核明細表

6 結語

自2009年華中區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務及運行管理實施細則與考核實施以來，電站積極參與，加強設備調度管理，努力提高電能質量，取得了相對可觀的經(jīng)濟補償；但因設備調節(jié)特性等方面的各種原因，也未能避免受到了一定的考核。同時，隨著電力市場的快速發(fā)展，系統(tǒng)對參與有償輔助服務的電廠也提出了更高的要求。為此，應該制定科學合理的考核規(guī)定和提升電站AGC調節(jié)的合格率，以實現(xiàn)電站安全、經(jīng)濟運行，爭取創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。

[1]華中電監(jiān)會.華中區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務管理實施細則(試行)[Z],2009.

[2]華中電監(jiān)會.華中區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理實施細則(試行)[Z],2009.

[3]華中電監(jiān)會.關于印發(fā)華中區(qū)域“兩個細則”運行啟動會會議紀要的通知[Z],2010.

[4]袁小燕.二灘水電站一次調頻運行探討[J].水電站機電技術, 2009，32（6）：48－50．

[5]任志波.二灘水電站自動發(fā)電控制不可分配區(qū)分析[J]．水電自動化與大壩監(jiān)測,2012，36（5）：47－48．

[6]吳建榮,雷傳友.二灘水電站機組一次調頻存在的問題及改進建議[J].水電自動化與大壩監(jiān)測,2012（2）：40－42．

[7]程抱貴,王鵬宇.龍灘水電站一次調頻與AGC二次調頻間的策略優(yōu)化[J].水電站機電技術，2011，34（5）：52－55．

TM761

B

1672-5387（2017）06-0019-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.06.007

2017-02-14

于遠鵬（1974-），男，工程師，從事水電站運行管理工作。