高建偉，馬依文

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺317200）

0 引言

華東桐柏抽水蓄能電站（以下簡稱桐柏電站）位于浙江省天臺縣，總裝機(jī)容量為1 200 MW，設(shè)有4臺單機(jī)300 MW的立軸單機(jī)混流可逆式機(jī)組。電站以雙回500 kV線路接入華東電網(wǎng)，在華東電網(wǎng)承擔(dān)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相和事故備用等任務(wù)。桐柏電站機(jī)組正常運(yùn)行工況主要包括：發(fā)電工況、發(fā)電調(diào)相工況、抽水工況、抽水調(diào)相工況等。

桐柏電站的每日發(fā)電計(jì)劃是由華東調(diào)控分中心根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測情況提前一日下發(fā)。調(diào)控分中心下發(fā)的日負(fù)荷計(jì)劃以15 min為一個計(jì)劃點(diǎn)，將1天24 h分為96個計(jì)劃點(diǎn)，電站需嚴(yán)格按照調(diào)度下發(fā)的發(fā)電計(jì)劃執(zhí)行機(jī)組啟停及機(jī)組有功控制任務(wù)。

1 成組功能簡介及存在的問題

1.1 成組控制系統(tǒng)基本情況

抽水蓄能負(fù)荷成組控制是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與抽水蓄能電站間以電站為調(diào)控單元的系統(tǒng)，在規(guī)劃建設(shè)過程中，應(yīng)采用與電站監(jiān)控系統(tǒng)緊耦合的軟硬件平臺，按照華東電網(wǎng)抽水蓄能電站負(fù)荷成組及緊急支援控制功能規(guī)范的要求進(jìn)行功能架構(gòu)及功能設(shè)計(jì)。

負(fù)荷成組控制系統(tǒng)應(yīng)采用模塊式的軟件構(gòu)架，并具備有如下功能：

（1）控制權(quán)限及控制方式；

（2）如何調(diào)控方式和切換跟蹤處理；

（3）負(fù)荷指令計(jì)算和分配；

（4）機(jī)組啟?？刂?；

（5）抽水拖動選擇；

（6）電網(wǎng)緊急事故支援功能；

（7）系統(tǒng)故障安全。

電站負(fù)荷成組控制計(jì)算處理周期應(yīng)不大于250 ms。

1.2 電網(wǎng)考核要求及存在的問題

隨著華東電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)抽水蓄能電站數(shù)量快速增長，且多為日調(diào)節(jié)型電站，同一時刻將會出現(xiàn)多臺抽蓄機(jī)組的啟停，對電網(wǎng)頻率造成不小的沖擊。因此在電站負(fù)荷的可調(diào)范圍內(nèi)，成組控制需要基于發(fā)電負(fù)荷曲線的分鐘線性化目標(biāo)值，進(jìn)行負(fù)荷跟蹤控制。

桐柏電站在成組負(fù)荷控制模式下，單臺機(jī)組發(fā)電開機(jī)提前13 min由成組下發(fā)電開機(jī)令，機(jī)組同期并網(wǎng)后為避開水泵水輪機(jī)在不穩(wěn)定工況運(yùn)行，機(jī)組調(diào)速器會以最快的速度將有功帶至200 MW，然后再按照200 MW/3 min的有功變化速率，將機(jī)組有功帶至成組目標(biāo)設(shè)定值。單臺機(jī)組停機(jī)提前11 min由成組發(fā)停機(jī)令，先按照200 MW/3 min的有功變化速率減機(jī)組有功，等機(jī)組有功減至空載時發(fā)令分機(jī)組開關(guān)。

當(dāng)96點(diǎn)計(jì)劃曲線中2個發(fā)電計(jì)劃點(diǎn)之間的負(fù)荷變化無需成組發(fā)令開停機(jī)時，成組邏輯將提前13 min開始重新分配各運(yùn)行中的機(jī)組負(fù)荷，并按照200 MW/3 min的有功變化速率調(diào)整。在上述情況下，兩個發(fā)電計(jì)劃點(diǎn)的負(fù)荷變化調(diào)整所用時間通常小于3 min，這種情況全廠負(fù)荷僅能滿足華東調(diào)控分中心15 min的考核電量，無法滿足5 min的考核電量。為滿足5 min的考核電量要求，需要全廠有功曲線在15 min內(nèi)勻速調(diào)整。因此需新增成組有功變化速率計(jì)算邏輯：根據(jù)96點(diǎn)計(jì)劃的負(fù)荷變化情況，在負(fù)荷變化較小無需機(jī)組啟停時計(jì)算成組控制負(fù)荷的變化速率，并實(shí)時控制全廠機(jī)組有功出力。

2 成組有功變化速率控制邏輯優(yōu)化

2.1 有功變化速率計(jì)算邏輯的介入條件

有功變化速率計(jì)算邏輯的主要功能：在96點(diǎn)發(fā)電計(jì)劃中存在前后兩個發(fā)電點(diǎn)負(fù)荷變化較小，僅需調(diào)節(jié)當(dāng)前運(yùn)行中機(jī)組的負(fù)荷即可滿足負(fù)荷曲線要求時，此邏輯將根據(jù)兩個計(jì)劃點(diǎn)之間的負(fù)荷差來計(jì)算出全廠有功變化速率，從而保證全廠有功功率能在15 min內(nèi)均勻增減至下一個計(jì)劃點(diǎn)負(fù)荷。

由于新增的有功變化速率計(jì)算邏輯功能是基于原有的成組負(fù)荷曲線控制邏輯實(shí)現(xiàn)，因此新增的邏輯首先需要保證不影響原有成組邏輯的正常運(yùn)行，其次就是需要明確新增邏輯的介入條件。主要閉鎖介入條件如下：

（1）有機(jī)組正常啟停時應(yīng)閉鎖介入。

（2）機(jī)組抽水工況運(yùn)行時應(yīng)閉鎖介入。

（3）電網(wǎng)緊急支援動作時應(yīng)閉鎖介入。

（4）電站成組控制模式退出時應(yīng)閉鎖介入。

（5）成組不在曲線控制模式時應(yīng)閉鎖介入。

圖1中變量b_Ramp_Stage觸發(fā)時有功變化速率計(jì)算邏輯即介入到成組分配各運(yùn)行機(jī)組有功功率的計(jì)算邏輯中。其中變量JC；CMD.P.SET.VAL即為下一個計(jì)劃點(diǎn)的成組目標(biāo)有功設(shè)定值，變量m_CMD.TARGET.P.SET即為當(dāng)前計(jì)劃點(diǎn)的目標(biāo)有功值。

由圖1可知，只有當(dāng)發(fā)電計(jì)劃前后兩個點(diǎn)有差值，并且上述5個閉鎖介入條件均未動作時，負(fù)荷變化速率計(jì)算邏輯才會啟動。

圖1 有功變化速率計(jì)算邏輯介入閉鎖邏輯示意圖

2.2 無機(jī)組啟停情況下的有功變化速率計(jì)算邏輯

有功變化速率的計(jì)算邏輯主要通過計(jì)算兩個計(jì)劃點(diǎn)之間的有功差值，除以15 min后即為成組控制的目標(biāo)有功變化速率。考慮到機(jī)組調(diào)速器存在功率控制死區(qū)，成組控制目標(biāo)有功值實(shí)時變化不利于機(jī)組調(diào)速器調(diào)節(jié)機(jī)組有功，因此成組控制目標(biāo)有功值設(shè)置了每隔1 min更新一次的邏輯。

圖2 成組控制目標(biāo)有功值選擇邏輯示意圖

圖2中變量JC；CMD.TARGET.P.SET即為成組控制的全廠有功目標(biāo)值，當(dāng)變量b_Ramp_Stage復(fù)歸時，即將變量JC；CMD.P.SET.VAL的值直接賦予變量 JC；CMD.TARGET.P.SET，當(dāng)變量 b_Ramp_Stage觸發(fā)時，變量JC；CMD.TARGET.P.SET的計(jì)算公式如下：

其中P為成組目標(biāo)有功值JC；CMD.TARGET.P.SET；V0為當(dāng)前目標(biāo)有功值m_CMD.TARGET.P.SET；V1為下一個點(diǎn)目標(biāo)有功值JC；CMD.P.SET.VAL。

圖3 成組目標(biāo)有功值計(jì)算邏輯示意圖

3 成組控制有功變化速率試驗(yàn)及分析

3.1 試驗(yàn)方法及過程

由于新增的有功變化速率控制邏輯運(yùn)行環(huán)境為電站成組控制運(yùn)行在自動、負(fù)荷曲線模式，為驗(yàn)證該邏輯的正確性，試驗(yàn)過程中電站機(jī)組控制方式均在遠(yuǎn)方成組，電站成組控制總投入，負(fù)荷曲線控制模式。

試驗(yàn)過程中全廠機(jī)組均在成組自動控制模式，邏輯優(yōu)化可能導(dǎo)致成組控制機(jī)組正常啟停異常、負(fù)荷變化未按照計(jì)劃曲線執(zhí)行等情況。因此試驗(yàn)前應(yīng)先向調(diào)度提交試驗(yàn)申請單，并附上試驗(yàn)所需的96點(diǎn)計(jì)劃，取得調(diào)度批準(zhǔn)后方可進(jìn)行。同時在試驗(yàn)過程中增加一名中控室值守人員密切監(jiān)視成組邏輯發(fā)令情況，如出現(xiàn)與發(fā)電計(jì)劃不一致的指令，及時將成組控制方式切至手動模式，人工下發(fā)指令。

試驗(yàn)開始前由監(jiān)控系統(tǒng)專業(yè)人員下載修改完成的成組控制邏輯，并開啟在線測試功能。在試驗(yàn)進(jìn)行期間，監(jiān)控專業(yè)人員重點(diǎn)監(jiān)測邏輯中變量b_Ramp_Stage的動作情況以及變量JC；CMD.TARGET.P.SET的實(shí)時數(shù)值。

表1 試驗(yàn)期間發(fā)電計(jì)劃表 單位：MW

3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)試驗(yàn)期間15：27～16：02記錄的1號機(jī)、2號機(jī)和3號機(jī)的有功功率以及累加后的全廠總有功功率分析可知，成組控制機(jī)組有功變化速率邏輯能正確動作，并且有功功率曲線斜率能根據(jù)發(fā)電計(jì)劃正確計(jì)算。最終此次試驗(yàn)過程中1號機(jī)、2號機(jī)和3號機(jī)的有功功率實(shí)際曲線變化速率為1.11 MW/min，全廠總有功的實(shí)際變化速率為3.33 MW/min，在扣除4 MW的廠用電后，桐柏電站500 kV關(guān)口電能表的15 min電量和5 min電量均能滿足調(diào)度偏差不超過±2%的要求。

圖4 試驗(yàn)期間機(jī)組有功功率趨勢曲線示意圖

4 結(jié)論

抽水蓄能電站機(jī)組具有運(yùn)行工況多、機(jī)組啟停頻繁、需要避開不穩(wěn)定工況運(yùn)行等特點(diǎn)，因此抽蓄電站的負(fù)荷成組控制邏輯較常規(guī)水電機(jī)組和火電機(jī)組要復(fù)雜一些，邏輯的修改優(yōu)化也相對的要更加謹(jǐn)慎。此次新增成組控制機(jī)組有功變化速率邏輯工作的主要內(nèi)容包括：原有邏輯的梳理消化以及試驗(yàn)過程中的風(fēng)險預(yù)測兩方面。隨著華東地區(qū)“兩個細(xì)則”條款重新修訂后，相應(yīng)的考核力度大大加強(qiáng)，對華東區(qū)域的并網(wǎng)機(jī)組輔助服務(wù)和運(yùn)行管理也提出了更高的要求，抽蓄電站的成組邏輯優(yōu)化工作也將持續(xù)開展。此次邏輯優(yōu)化工作中出現(xiàn)的種種問題，為今后的成組控制邏輯修改積累了實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。