[發(fā)明專利]小型電網(wǎng)孤網(wǎng)運行自動發(fā)電控制方法

有效

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• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104538990A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 段剛;楊東;許君德;王立鼎;秦紅霞
• 申請（專利權(quán)）人: 北京四方繼保自動化股份有限公司
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46
• 代理公司: 北京金闕華進專利事務(wù)所(普通合伙) 11224
• 代理人: 吳鴻維

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動發(fā)電控制領(lǐng)域，特別涉及一種在小型電網(wǎng)中，發(fā)電機數(shù)目少，并且有孤網(wǎng)運行需求的發(fā)電系統(tǒng)的自動控制。

背景技術(shù)

許多具有發(fā)電廠的高耗能企業(yè)希望通過斷開與外部大電網(wǎng)的電氣聯(lián)絡(luò)，自己發(fā)電自己用電，即孤網(wǎng)運行實現(xiàn)用電費用的節(jié)省和免除容量費，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。由于這樣的電網(wǎng)可調(diào)節(jié)的發(fā)電機數(shù)目和容量有限，并且單機容量通常大于電網(wǎng)總?cè)萘康?％，因此稱其為小型電網(wǎng)。要達到上述目的需要實現(xiàn)對小型電網(wǎng)發(fā)電機出力的協(xié)調(diào)和靈活控制。然而目前來說已經(jīng)存在的孤網(wǎng)運行小電網(wǎng)(例如一些從建立起來就沒有實現(xiàn)與大電網(wǎng)互聯(lián)的企業(yè)電網(wǎng)或地方電網(wǎng))，僅靠各發(fā)電機組自身的頻率跟蹤調(diào)節(jié)能力，來維持瞬時的發(fā)用電平衡和頻率穩(wěn)定在額定值50Hz附近，各機組間的調(diào)節(jié)缺乏協(xié)調(diào)，這容易導致超調(diào)和振蕩現(xiàn)象，從而使得頻率波動范圍加大，調(diào)節(jié)時間延長，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。

而通常的自動發(fā)電控制系統(tǒng)AGC，只安裝于省級及以上的大電網(wǎng)調(diào)度中心。對于省級以下的地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心，包括企業(yè)電力調(diào)度中心，沒有自動發(fā)電控制系統(tǒng)，大多數(shù)機組和企業(yè)的發(fā)電機組按預先制定的發(fā)電計劃出力，不接受調(diào)度中心的發(fā)電指令。電網(wǎng)中發(fā)電和負荷的不平衡以及頻率維持在50Hz附近主要靠省級電力調(diào)度中心協(xié)調(diào)控制部分參與自動發(fā)電控制(AGC)的機組來實現(xiàn)。由于省級及以上電力調(diào)度中心可控制的機組多，備用容量大，所以盡管機組對于AGC指令的響應(yīng)有分鐘級的時間限制，即通常1分鐘內(nèi)不會響應(yīng)下一個功率指令，但是在大電網(wǎng)中調(diào)度中心在進行秒級(通常以4秒為調(diào)節(jié)周期)的功率平衡和頻率調(diào)節(jié)時幾乎不需要考慮沒有機組可供調(diào)節(jié)的情況。即使真的出現(xiàn)參與AGC調(diào)頻機組不夠的情況，只要不是大的電網(wǎng)事故，由于大電網(wǎng)中機組很多，不參與AGC的機組，通常也會按要求提供一次調(diào)頻容量(一次調(diào)頻是機組本身的功頻響應(yīng)特性，不能被直接控制，但是隨機組運行點的不同，性能會有不同，由于其只涉及轉(zhuǎn)子動能和汽門開度引起的汽缸內(nèi)蒸汽壓力的能量轉(zhuǎn)換，對頻率的時間響應(yīng)可以在幾秒鐘，但是只能維持大約1分鐘；而自動發(fā)電控制，包括考慮頻率和聯(lián)絡(luò)線功率目標的二次調(diào)頻，以及考慮經(jīng)濟目標的三次調(diào)頻，是通過調(diào)節(jié)發(fā)電機的制煤、制粉、鍋爐，從燃燒系統(tǒng)開始的發(fā)電機組功率響應(yīng)，其響應(yīng)很長，通常要1分鐘)，從而保證機組頻率不會偏離50Hz太遠。此外，在大電網(wǎng)自動發(fā)電控制中主要考慮的是機組的二次調(diào)頻性能，即機組每分鐘的功率響應(yīng)能力，而不考慮機組的一次調(diào)頻響應(yīng)能力，即頻率變化引起的功率響應(yīng)變化(通常用速度變動率表示Hz/MW,是機組頻率響應(yīng)系數(shù)的倒數(shù))。

小型電網(wǎng)中可參頻率調(diào)節(jié)和功率快速平衡的發(fā)電機組很少，往往只有幾臺，甚至只有兩臺機組，而火電機組對功率調(diào)節(jié)指令的響應(yīng)都有達到分鐘級的時間間隔要求，及通常在1分鐘內(nèi)不能連續(xù)響應(yīng)功率調(diào)節(jié)指令，尤其是反向的功率調(diào)節(jié)指令。本發(fā)明充分考慮了小型電網(wǎng)孤網(wǎng)運行的上述特點，提出基于機組一次調(diào)頻速度變動率和調(diào)節(jié)裕度的綜合指標進行機組輪流調(diào)節(jié)排序和功率分配的自動發(fā)電控制方法：在安全頻率運行范圍內(nèi)讓可調(diào)發(fā)電機在1分鐘內(nèi)平均分布，每次選取一臺發(fā)電機進行調(diào)節(jié)；而在非安全頻率運行范圍內(nèi)每次選取超過2/3可用調(diào)節(jié)容量的機組進行同時調(diào)節(jié)，剩余的機組用于應(yīng)對可能出現(xiàn)的反向功率調(diào)節(jié)需求。從而利用有限的機組在實現(xiàn)對分鐘級以上慢速變化負荷跟蹤的基礎(chǔ)上，通過對運行點和快速備用容量的調(diào)節(jié)，使得整個小型電網(wǎng)具有最優(yōu)的一次調(diào)頻響應(yīng)能力，實現(xiàn)對快速頻率變化或者指定功率變化的快速跟蹤。

發(fā)明內(nèi)容

為了實現(xiàn)小型電網(wǎng)孤網(wǎng)運行時利用數(shù)目很少的機組和有限的調(diào)節(jié)容量，在網(wǎng)內(nèi)負荷頻繁波動情況下，維持頻率穩(wěn)定的目的，本發(fā)明提出一種小型電網(wǎng)孤網(wǎng)運行自動發(fā)電控制方法。該方法基于機組一次調(diào)頻速度變動率和調(diào)節(jié)裕度的綜合指標進行機組輪流調(diào)節(jié)排序和功率分配，在安全頻率運行范圍內(nèi)讓可調(diào)發(fā)電機在1分鐘內(nèi)平均分布，每次選取一臺發(fā)電機進行調(diào)節(jié)，而在非安全頻率運行范圍內(nèi)每次選取超過2/3可用調(diào)節(jié)容量的機組進行同時調(diào)節(jié)。

一種小型電網(wǎng)孤網(wǎng)運行自動發(fā)電控制方法，特征在于，所述控制方法包括以下步驟：

步驟1：獲取各機組當前的實際發(fā)電功率p_iC(t)，下標i表示機組序號，根據(jù)各機組實際發(fā)電功率是否達到其可調(diào)節(jié)容量限值或者是否在啟停磨期間等功率調(diào)節(jié)約束條件，確定各機組實時運行時的有功發(fā)電功率上限C_i(t)和有功發(fā)電功率下限D(zhuǎn)_i(t)，以及能夠進行上下調(diào)節(jié)的容量裕度，其中i表示機組序號，當調(diào)節(jié)容量裕度大于機組調(diào)節(jié)死區(qū)e，則認為該機組具有上調(diào)節(jié)或下調(diào)節(jié)能力；