一次調頻現狀及存在問題分析

摘 要：頻率質量是電力系統運行的重要指標之一，發電機組的一次調頻性能對維持電網頻率穩定至關重要。本文簡要介紹了發電機組一次調頻的作用和原理，我國電網投入一次調頻的情況及目前存在的問題。

關鍵詞：頻率，一次調頻，電網

0前言

隨著國民經濟的蓬勃發展，電網負荷急劇加大，特別是沖擊性、非線性負荷的不斷增長，使電網頻率降低，電壓波形畸變，電壓波動、閃變和三相不平衡等電能質量問題日益突出，直接影響到電能的質量。我國電力頒發的《電力系統調度管理規程》中明確規定系統頻率標準為50Hz，偏差不得超過士0.2Hz。頻率超過允許范圍都會影響電力系統、發電機組和用戶的安全和經濟效益。因此，投入大機組的一次調頻功能，提高電網負荷變化時的頻率響應能力，保持系統頻率在允許范圍之內，確保高質量的電力供應是非常重要的。

1.一次調頻原理及有關參數

一次調頻功能主要是根據電網頻率的變化，按照一次調頻預定的曲線，對機組負荷進行調整，其核心是在電網負荷發生變化的時候，利用鍋爐蓄能，根據轉速變化調整汽機功率，

以達到在有限功率變化的前提下實現功率與負荷平衡[2]。

一次調頻的主要技術參數如下：

1.1.轉速不等率：

對承擔基本負荷的機組，一般取其不等率大一些，以希望電網周波的變化對其功率的影響要小，保證機組在經濟工況下長期運行；對承擔尖峰負荷的機組，則不等率要小一些，在電網周波變化后希望多分擔一點變動負荷。

1.2.遲緩率

機組的遲緩率：是指由于調速器、傳動放大機構和配汽機構部件有磨擦、間隙等原因使輸入信息與輸出信息之間存在的遲緩現象，這種遲緩現象作用于調節系統使在一定的轉速變化范圍Δn，機組功率不變。遲緩率ε的計算如公式（2）：

1.3.調頻死區

機組一次調頻頻率死區是指系統在額定轉速附近對轉速的不靈敏區，為了在電網頻率變化較小的情況下提高機組穩定性，一般在電調系統設置有頻率死區。

1.4.一次調頻動態特性

一次調頻特性是汽輪發電機組并網運行的基本特性之一，它是指電網負荷變化引起電網的頻率發生變化后，機組在控制系統的作用下自動地增加或減小自身的功率，從而限制電網頻率變化的特性。

2.電網一次調頻現狀

2.1.華東電網一次調頻工作概況

經過華東各省市的共同努力，于2001年11月至12月，對上海、安徽、江蘇等省市進行了區域頻率響應特性試驗及機組的一次調頻測試，試驗結果良好。由于有機組一次調頻的作用，當系統發生大的事故，尤其是系統出力發生突變時，系統頻率的波動幅度、周期比未投入一次調頻前的要小得多，華東電網的頻率質量也有了明顯的提高，一次調頻投入后，對提高華東電網內三省一市調度聯絡線考核的CPS合格率作用非常明顯。

2.2.華中電網一次調頻工作概況

華中電網由于水電比重較大，自動發電控制系統投運較早，華中電網歷來依賴其他手段來調整和控制電網頻率。但隨著全國互聯電網的形成，以及三峽、沁北等電廠大機組的投產和大容量直流輸電線路的投運，華中電網的頻率特性發生了很大變化，發電機組的一次調頻性能對穩定電網頻率的作用更加重要。在全網各省（市）調、各直調電廠的支持和配合下，華中

網調有計劃、分批次地將全網統調機組投入一次調頻功能。2005年12月20日，華中電網第一批120臺共計3200萬千瓦發電機組，投入了一次調頻功能。自投入一次調頻以來頻率合格率大幅度提高，電網頻率比以前平滑許多，系統應付沖擊負荷的能力大大提高。

2.3.南方電網一次調頻工作概況

南方電監會《南方區域電廠并網運行管理若干指導意見》要求，所有并入南方區域電力系統運行的發電機組都必須具備并投入一次調頻功能。從2005年7月1日起，南方電網試行以電網頻率控制性能標準（CPS）為核心的《南方電網聯絡線功率與系統頻率偏差控制與考核管理辦法》，通過試運行，南方電網頻率指標顯著提高。一次調頻功能對提高電網的控制水平和安全水平起到了良好的作用，取得了明顯的效果；

2.4.西北電網一次調頻工作概況

為進一步提高電網的運行穩定性，提高供電質量，增強西北電網的抗事故能力，國電西北公司積極組織，推進西北電網各歸調機組的一次調頻試驗和西北電網一次調頻聯調試驗，同時，對機組的一次調頻性能提出了一些具體的要求。《西北網調直調發電企業并網運行管理考核細則》中規定：網調直調發電機組必須參與一次調頻。機組一次調頻基本性能指標要求：水電機組死區控制在士0. 05 Hz內；水電機組轉速不等率大于3%；一次調頻的投運范圍為機組的核定出力；當電網頻率變化超過機組一次調頻死區時，機組應在30s內根據機組響應目標完全響應。

3.一次調頻存在的問題

一次調頻對電網頻率的穩定起到了一定的積極作用，但是，由于受經濟和安全指標等因素的影響，有些發電廠具備一次調頻功能但并未啟動發電機組一次調頻功能；也有一些發電廠積極投入了此項功能，但是由于沒有正確操作或設置等原因的影響，并未對電網頻率穩定作出貢獻，給電廠造成了一定的經濟損失；更有一些電廠根本不具備實行一次調頻的條件；這樣勢必對電力系統的頻率穩定十分不利。現總結出現上述現象的原因大致有以下幾種：

3.1.對機組一次調頻功能的理解不夠。

3.2.認識上存在誤區，認為“一次調頻投入”會引起機組出力隨頻率的頻繁波動。實際上，投入一次調頻回路后，只要頻率變化在整定的死區范圍內，一次調頻功能由于死區的設置是不會動作的，即一次調頻功能只會在頻率變化超出整定范圍才動作，在正常頻率范圍內是不會引起機組出力隨頻率的頻繁波動的[3]。

3.3.所謂的“帶基本負荷方式”，實際上也是通過人為地設置一定寬度的頻率死區來實現的，但是如果死區寬度被設置太寬或幅度被限制過小，就會出現電網頻率已達到事故范圍而機組一次調頻功能仍不能動作的情況。

3.4.部分擁有快速數字電液調速器（DEH）的機組未能進行一次調頻的原因主要有：3.4.1.是機組中的一次調頻回路未投入，3.4.2.是頻率反饋校正回路中的頻率死區和幅度設置不合理。

3.5.機組投入一次調頻后，從電網運行管理的角度看，對各機組執行一次調頻情況進行考核，是保證和提高一次調頻工作的必要手段，而目前這方面的工作還不是很完善。

4.結論與建議

4.1.有一定科研資金的投入：由于一次調頻工作對系統的重要性，故有必要對各機組執行一次調頻的情況進行評價和考核，而目前需解決的問題是如何對各機組與一次調頻有關的實時數據進行采集、分析和儲存，要開展這方面的基礎工作，一定的資金投入是非常重要

4.2.制定相應的規定，做好系統的總體規劃：要使一次調頻工作系統化和規范化，就必須在現有的各種運行管理的規章制度中增加一次調頻管理的規定，使一次調頻工作有章可循。同時在此基礎上，還要制定具體的、可操作的實施細則，從而保證一次調頻工作的順利開展。4.3.要考慮電力體制改革對今后一次調頻工作開展的影響：由于電力體制的改革，特別是廠網分開后，對機組參與一次調頻的各項技術要求和規定必須體現在機組的并網協議中。在進入電力市場后，對機組執行一次調頻情況的考核和獎罰應能充分體現在市場的規則中，從而避免對一次調頻的考核規定與電力市場規則可能存在的沖突和重復。

一次調頻是實現廠網協調的重要手段之一，對于穩定電網頻率、使電網能夠迅速克服突發的負荷擾動具有不可替代的作用，各廠應從保持電網穩定的大局出發， 正確認識投入一次調頻的重要性和緊迫性。

參考文獻：

[1]張勤 劉雙林 梁兆瑞. 投入發電機組的一次調頻功能確保電網高質量電力供應[J].邯鄲熱電有限責任公司（河北邯鄲056004） 華北電力技術，2002（6）：52-54.

[2]劉康寧 紀云鋒.DEH系統一次調頻功能的實踐[J].

[3]孫成，高伏英. 華東電網一次調頻在電網運行中的作用及性能分析[J].國電華東電力調度通信中心， 第二十八屆中國電網調度運行會收錄論文全集：3-6

[4]毅明 ，羅承廉 ，孟遠景 ，何南強.河南電網頻率響應及機組一次調頻問題的分析研究[J]。河南電力調度通信中心，2002（7）：35-38.

[5]一次調頻使華中電網更堅強.國家電力項目網新聞中心.2006.2.28