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        南方區(qū)域統(tǒng)一調(diào)頻市場下廣東中調(diào)自動發(fā)電控制網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制方法研究

        2020-12-07 08:43:46周巍
        廣東科技 2020年11期
        關(guān)鍵詞:區(qū)域

        文/周巍

        0 前言

        隨著廣東省電網(wǎng)的調(diào)頻輔助服務(wù)市場逐步擴充至南方電網(wǎng)市場區(qū)域后,全網(wǎng)的頻率由原來的“分區(qū)平衡,獨立控制”轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭W(wǎng)統(tǒng)一調(diào)頻”,頻率實時控制涉及到所有參與調(diào)頻市場的控制區(qū)和機組,因此需要所有控制區(qū)的自動發(fā)電控制(AGC)進行實時協(xié)調(diào)控制,以保證電網(wǎng)頻率安全穩(wěn)定及調(diào)頻輔助服務(wù)市場的正常運行。本文將對南方電網(wǎng)區(qū)域統(tǒng)一調(diào)頻市場及廣東中調(diào)AGC網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制方法進行解析。

        1 南方電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū)及調(diào)頻市場

        當(dāng)前,南方電網(wǎng)調(diào)頻控制范圍分為統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū)以及貴州、海南、云南等非統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū),如圖1所示。其中,南方電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū)由廣東省內(nèi)總調(diào)調(diào)管電廠(橋口電廠、鯉魚江電廠、陽西電廠、調(diào)順電廠、烏石灣電廠、博賀電廠),廣東、廣西、深圳中調(diào)調(diào)管電廠,以及南網(wǎng)總調(diào)調(diào)管“點對網(wǎng)”向廣東送電的電廠(天一電廠、天二電廠、龍灘電廠)共同組成,采用基于網(wǎng)省協(xié)調(diào)交互的 AGC 控制策略,統(tǒng)一響應(yīng)同一個控制偏差。各頻率控制區(qū)相關(guān)調(diào)度機構(gòu)按如下原則設(shè)置 AGC 控制模式:

        (1)統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū)采用基于網(wǎng)省協(xié)調(diào)交互的定系統(tǒng)頻率控制模式(CFFC),由廣東中調(diào)承擔(dān)南方電網(wǎng)中東部主網(wǎng)的主調(diào)頻任務(wù);

        (2)位于南方電網(wǎng)中東部主網(wǎng)的非統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū)采用聯(lián)絡(luò)線和頻率偏差控制(TBC)模式;

        (3)云南頻率控制區(qū)采用恒定頻率控制(FFC)模式。

        圖1 南方電網(wǎng)調(diào)頻控制區(qū)

        2020年目標(biāo)將廣西接入統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū),后續(xù)根據(jù)南方區(qū)域調(diào)頻輔助服務(wù)市場建設(shè)情況,擇機將廣西區(qū)域電廠納入南方區(qū)域統(tǒng)一調(diào)頻輔助服務(wù)市場。共分兩個階段:

        (1)廣西接入統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū)。本階段的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示,總調(diào)廣東區(qū)AGC、廣東中調(diào)AGC、廣州中調(diào)AGC和深圳中調(diào)AGC組成協(xié)調(diào)廣東區(qū),此區(qū)域各AGC接入統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū),按照調(diào)頻市場的出清結(jié)果確定其分?jǐn)傁禂?shù);總調(diào)廣西區(qū)AGC和廣西中調(diào)AGC組成協(xié)調(diào)廣西區(qū),接入統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū),其分?jǐn)傁禂?shù)由調(diào)度機構(gòu)設(shè)定。統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū)中協(xié)調(diào)廣東和協(xié)調(diào)廣西控制區(qū)的調(diào)頻備用容量出清限值要求如表1所示。

        圖2 廣西加入調(diào)頻市場前的統(tǒng)一調(diào)頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        表1 統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū)中協(xié)調(diào)廣東和廣西控制區(qū)分的攤系數(shù)

        (2)廣西加入南方區(qū)域調(diào)頻輔助服務(wù)市場。本階段的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示,各級AGC收到的出清結(jié)果由部署在南方電網(wǎng)總調(diào)的南方區(qū)域調(diào)頻市場技術(shù)支持系統(tǒng)形成,分?jǐn)傁禂?shù)由調(diào)頻市場系統(tǒng)根據(jù)出清結(jié)果自動生成,各級調(diào)度按照出清結(jié)果自動切換對應(yīng)調(diào)管電廠的調(diào)頻控制模式。

        從以上兩階段可看出廣西加入南方區(qū)域統(tǒng)一市場前后的主要變化:

        (1)調(diào)頻市場系統(tǒng)在加入廣西后的規(guī)模擴大并更名為南方區(qū)域調(diào)頻市場系統(tǒng);

        (2)協(xié)調(diào)廣東區(qū)和協(xié)調(diào)廣西區(qū)統(tǒng)一融合為廣東AGC、廣西AGC、廣州AGC及深圳AGC。

        圖3 廣西加入調(diào)頻市場后的統(tǒng)一調(diào)頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        而總調(diào)統(tǒng)一調(diào)頻控制(UFC)在響應(yīng)區(qū)域控制誤差(ACE)及執(zhí)行調(diào)頻市場出清結(jié)果并下發(fā)給各中調(diào)AGC的策略與以前并無變化。

        2 AGC網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

        南方區(qū)域全網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)頻需要網(wǎng)省之間的AGC實時協(xié)調(diào)控制,涉及到所有參與調(diào)頻市場的控制區(qū)和機組,以保證電網(wǎng)頻率安全穩(wěn)定及調(diào)頻輔助服務(wù)市場的正常運行。適用南方區(qū)域統(tǒng)一調(diào)頻市場下的自動發(fā)電控制系統(tǒng),主要包括AGC機組控制性能指標(biāo)和調(diào)頻貢獻統(tǒng)一計算功能、調(diào)頻市場與AGC閉環(huán)控制功能,以及總調(diào)-中調(diào)兩級調(diào)度間AGC協(xié)同控制功能。其整體架構(gòu)如圖4所示。

        圖4 南方區(qū)域電網(wǎng)網(wǎng)省協(xié)調(diào)AGC整體架構(gòu)

        在廣東運行控制系統(tǒng)(OCS)<—AGC<—網(wǎng)省協(xié)調(diào)FFC監(jiān)視,該模塊主要包括網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制參數(shù)表(以下簡稱“表”)及網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制監(jiān)視流程圖。在網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制FFC階段,廣東中調(diào)、南網(wǎng)總調(diào)、廣州調(diào)度與深圳中調(diào)控制模式都切換為FFC,廣東AGC目前生效的調(diào)控參數(shù)即表中FFC參數(shù);若網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制模式出現(xiàn)異常,廣東中調(diào)可切換回原有TBC控制模式的控制邏輯,即表中非FFC參數(shù)。

        網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制監(jiān)視流程圖(見圖5)參數(shù)釋義:

        (1)計劃頻率:指廣東OCS中設(shè)置的目標(biāo)頻率。

        (2)電網(wǎng)濾波頻率:指從電力系統(tǒng)中采集到經(jīng)過濾波處理后的頻率值。

        (3)頻偏系數(shù)B(MW/0.1Hz):與系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)荷特性、機組調(diào)速器的性能等因素有關(guān),在目前的控制系統(tǒng)中均以常數(shù)出現(xiàn),F(xiàn)FC控制模式下取650MW/0.1Hz。

        圖5 電網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制監(jiān)視流程

        (4)計劃交換:指聯(lián)絡(luò)線即西電功率的計劃值,量側(cè)交換指實采得到的西電功率值。若廣東AGC處于TBC模式時,此處開關(guān)是在打開狀態(tài),即廣東計算本地ACE時不考慮此參數(shù)。

        (5)遙測ACE:即總調(diào)測量得到的ACE。在運行區(qū)域判斷時采用的是本地控制ACE,所以此處開關(guān)是打開狀態(tài),即不采取該參數(shù)。

        (6)本地控制ACE:各中調(diào)計算出的ACE,用以判斷機組所屬控制區(qū)。

        (7)最終控制ACE:在網(wǎng)省協(xié)調(diào)FFC模式下,最終控制ACE取經(jīng)濾波后的網(wǎng)調(diào)控制ACE。在網(wǎng)省協(xié)調(diào)TBC模式下,最終控制ACE取本地控制ACE與中標(biāo)占比之積。

        (8)未調(diào)節(jié)量:參與調(diào)頻機組正在執(zhí)行的、還未完成的調(diào)節(jié)量加總。各中調(diào)AGC根據(jù)調(diào)頻電廠實時執(zhí)行情況,實時上送未調(diào)節(jié)量。

        (9)比例增益:不同運行區(qū)域下對應(yīng)的比例增益系數(shù)不同。

        (10)積分增益:不同運行區(qū)域下對應(yīng)的積分增益系數(shù)不同。

        (11)ARR:各中調(diào)需要執(zhí)行的調(diào)頻需求量。

        3 網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制模式下的ACE分配方式及ARR計算

        網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制FFC模式下,各中調(diào)利用各自系統(tǒng)的計算ACE進行控制區(qū)域判斷,使用網(wǎng)調(diào)下發(fā)的網(wǎng)調(diào)控制ACE進行比例及積分計算得到區(qū)域調(diào)節(jié)需求(ARR),最后將調(diào)節(jié)量按比例發(fā)送給調(diào)頻中標(biāo)的機組。

        首先,各中調(diào)根據(jù)采集到的頻率偏差計算出本地ACE,用以判斷AGC所處調(diào)節(jié)區(qū),在正常區(qū)區(qū)域調(diào)節(jié)需求按照調(diào)節(jié)容量分配到機組,在次緊急區(qū)、緊急區(qū)區(qū)域調(diào)節(jié)需求按照調(diào)節(jié)速率分配到機組。區(qū)域劃分如圖6所示。

        圖6 網(wǎng)省協(xié)調(diào)AGC控制區(qū)域劃分

        其次,在網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制FFC模式下,用總調(diào)下發(fā)的網(wǎng)調(diào)控制ACE進行濾波得到最終控制ACE。在網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制TBC模式下,根據(jù)各中調(diào)調(diào)管調(diào)頻機組中標(biāo)容量占比βi,計算得出某個調(diào)度的最終控制ACE為

        第三,根據(jù)最終控制ACE,考慮受控電廠正在調(diào)節(jié)的部分,采用PI調(diào)節(jié),各自計算區(qū)域總調(diào)節(jié)量:

        其中: 為不同運行區(qū)域下對應(yīng)的比例增益系數(shù); 為協(xié)調(diào)控制下積分增益系數(shù)。ACE最終控制為經(jīng)濾波后的網(wǎng)調(diào)下發(fā)ACE,簡而言之即ARR=比例分量+積分分量-未調(diào)節(jié)量。如圖7所示。

        第四,根據(jù)當(dāng)前基點功率,AGC應(yīng)按照每臺中標(biāo)機組可調(diào)容量大小比例將ARR分配給中標(biāo)發(fā)電單元,中標(biāo)發(fā)電單元切換為帶寬AUTOR模式,其中帶寬為中標(biāo)容量。未中標(biāo)發(fā)電單元切換為SCHEO模式,并逐步返回計劃值,避免因發(fā)電單元控制模式整體切換產(chǎn)生頻率波動。

        圖7 電網(wǎng)ACE分配及ARR計算流程

        第五,在網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制FFC模式下,當(dāng)控制區(qū)處于次緊急或者緊急控制區(qū)時,如果網(wǎng)調(diào)下發(fā)控制ACE與頻率反向,則抑制調(diào)節(jié),不下發(fā)新的控制指令。

        4 結(jié)語

        通過合并廣東、廣西調(diào)頻控制區(qū),開展區(qū)域調(diào)頻市場運行,可以有效提升南方電網(wǎng)區(qū)域調(diào)頻性能,AGC網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)通過采集頻率變化自動分配ACE至控制區(qū)里面的機組,進而實現(xiàn)找到市場運作和調(diào)頻安全控制的最優(yōu)解,為下一步南方區(qū)域現(xiàn)貨電能量市場運行打下基礎(chǔ)。

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