[發明專利]一種水電廠廠級自動發電控制系統的負荷分配方法

在審

• 申請號: 202210362452.9
• 申請日: 2022-04-07
• 公開（公告）號: CN114759611A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 李繼平;鄭海翔;胡松;莫元雄;周曉蕾;張曉光
• 申請（專利權）人: 天生橋一級水電開發有限責任公司水力發電廠
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 劉杰

本發明提供一種水電廠廠級自動發電控制系統的負荷分配方法。在水電廠廠級自動發電控制系統中引入一個模型預測控制單元，該模型預測控制單元把線性規劃和控制問題結合起來，將機組的工作水頭、振動擺度、有功負荷、效率指標、穿越振動區次數、累計調節次數綜合考慮到水電廠廠級自動發電控制系統的負荷分配方案的制定和優選過程中?？山鉀Q現有技術存在的負荷分配策略不完善導致機組的振動和效率經常顧此失彼的問題；以及程序計算量大、耗時長導致負荷調節響應慢的問題。

技術領域

本發明屬于水電廠廠級負荷調度領域，主要涉及一種水電廠廠級自動發電控制系統的負荷分配方法。

背景技術

隨著大型水力發電機組的發電負荷在電網總負荷中的占比不斷提高，電網對大型水電機組的安全性、穩定性、以及負荷調節性能的要求越來越高。大型水電機組應能快速響應電網負荷指令變化，與此同時還要保證機組自身的安全、穩定、高效運行。

如何將全廠總負荷合理的分配給廠內的各機組承擔，在負荷調節過程中各機組如何分配負荷增量或負荷減量，是一個復雜的決策過程，對機組的安全、穩定、高效運行至關重要。負荷分配和調節方式不合理，會導致機組發電效率低下、機組振動加劇、檢修頻率增加、設備使用壽命縮短、甚至出現重大安全事故。

大型水電廠通常采用廠級自動發電控制系統，將調度主站下發的全廠總負荷分配給廠內各個機組承擔。在進行負荷調節時，也是通過廠級自動發電控制系統確定由廠內的某個或某幾個機組承擔調節過程中的負荷增量或負荷減量。

現有的水電廠廠級自動發電控制系統的負荷分配，一般是按以下幾個原則進行分配的：

1)平均分配準則：全廠總負荷平均分配給廠內各機組承擔；負荷調節過程中，全廠負荷的增量或減量也平均分配給各機組承擔。這種方法的優點是分配負荷和執行操作簡單快速。缺點是：①沒有考慮不同機組之間性能優劣的差異性；②每次負荷調節過程所有機組都共同參與，機組的累計調節次數多，影響設備使用壽命。

2)等微增率準則：按機組效率從高到低依次往下分配全廠總負荷，負荷優先分配給微增率小(即效率高)的機組承擔；負荷調節過程中，電廠增加負荷時，先讓微增率小的機組增加負荷；電廠減少負荷時，先讓微增率大的機組減少負荷。即總體上讓效率高的機組保持更高的負荷率和更長的運行時間。

3)小負荷分配策略：負荷調節過程中，電廠增加負荷時，優先讓負荷率小的機組增加負荷；電廠減少負荷時，優先讓負荷率大的機組減少負荷。這樣做的好處是可有效減少機組的調節頻次以及避開機組的調節死區。

制定負荷分配方案的過程中要考慮的因素很多，各個考慮因素背后的目標也不盡相同，有時甚至是相互沖突而無法統一的。負荷分配方案的確定，經常需要在不同考慮因素之間進行權衡，抓大放小，優先解決主要矛盾。在全廠負荷分配和負荷調節過程中，不僅要盡量保證機組的高效運行，還要盡可能減小機組的振動擺度，減少機組穿越振動區的次數，減少機組在振動區運行的總持續時間；此外，各機組的累計調節次數應盡量保持相當，而不能簡單的讓性能好的機組承擔大部分調節任務；在不同的負荷率條件下，應能靈活的選擇最適合的負荷分配策略，如負荷率高的豐水期采用效率高優先的分配策略，負荷率低的枯水期則采用安全穩定優先的負荷分配策略。

現有的水電廠廠級自動發電控制系統進行負荷分配時，主要考慮的因素是機組的功率和效率，而沒有把機組的工作水頭、振動擺度、穿越振動區次數、累計調節次數等因素綜合考慮到負荷分配和調節過程之中。實際運行過程中經常出現顧此失彼的情況，如廠內各機組的效率值都不錯，但機組振動問題嚴重，且調節過程中頻繁穿越振動區；或多臺機組中有一臺綜合性能好的機組的調節次數遠遠大于其他機組，導致其檢修周期明顯短于其他機組。

現有的水電廠廠級自動發電控制系統的計算程序主要采用兩種算法：窮舉法和解方程法。