AGC機組性能指標及考核補償計算方法

馬 斌，李一鵬

(國網河北省電力公司，石家莊 050021)

1 概述

自動發電控制(automatic generation control，AGC)通過自動控制程序的運行自動實現對控制區發電機組功率的重新調節分配，來滿足控制區內負荷的動態變化及交換功率的動態平衡，同時使發電機的調速器能響應大的頻率偏差，保持互聯電網的頻率穩定［1-4］。河北省南部電網(簡稱“河北南網”)在AGC 應用方面保持較高水平，截止2014年10月，河北南網投入的AGC 機組已達61 臺，可調容量達11 000 MW，占統調裝機容量的42.4%。機組的調節性能對AGC 系統調節的品質起著重要作用。

為保證華北區域電網安全、優質、經濟運行，華北電監局2009年初頒布了《華北區域發電廠并網運行管理實施細則》［1］和《華北區域并網發電廠輔助服務管理實施細則》［2］(簡稱“兩個細則”)，河北南網自2010年6月試運行。統計2013年10月至2014年4月7 個月“兩個細則”數據，河北南網AGC月平均考核費用147 萬元，約占總考核費用的25%，AGC月平均補償費用1 654 萬元，約占總補償費用85%，AGC 考核補償在“兩個細則”中比例較大，準確計算AGC 機組性能指標及考核補償量尤為重要。

2 AGC 機組調節過程

河北南網某額定容量為600 MW 機組典型AGC機組設點控制過程見圖1。

圖1 河北南網典型AGC 機組調節曲線

整個過程為:t0時刻前，該機組穩定運行在上次指令值Ps(412.95 MW)附近小幅波動;t0時刻，AGC對該機組下發功率為Pe(428.89 MW)的設點命令，機組開始增加出力，t1時刻機組跨出響應死區到達P1(418.95 MW);t2時刻，機組出力到達P2，第1 次進入調節死區，然后繼續出力并在Pe附近小幅振蕩，并穩定運行于Pe附近，直至t3時刻，AGC 控制程序對該機組發出新的設點命令，機組隨后開始降出力的過程。

響應死區是用來判斷機組按照指令方向調節是否動作的設定量，為機組額定容量的1%;調節死區是用來判斷機組本次調節是否結束的設定量，為機組額定容量的0.5%，機組進入調節死區即認為本次調節完成。

3 AGC 機組性能指標計算方法

AGC 調節性能指標包括響應時間、調節速率、調節精度、調節深度［5-6］，計算方法如下。

3.1 響應時間

響應時間是指AGC 系統發出指令之后，機組出力在原出力的基礎上，可靠地跨出與指令方向一致的響應死區所用的時間。以圖1中的升出力為例，即為機組從P0升出力到P1所用的時間，計算公式為:

式中:tj為機組第j 次響應時間。

響應時間對應“兩個細則”K3指標，K3衡量的是機組實際響應時間與標準響應時間相比達到的程度，公式為:

3.2 調節速率

調節速率是指機組在AGC 指令方向，出力越過響應死區到進入調節死區這段時間的速率。即圖1中t1～t2或t3～t4兩段時間內機組的調節速度。以升出力為例，計算公式為:

式中:vj為第j 次調節的機組調節速率。

調節速率對應“兩個細則”K1指標，公式為:)

式中:Kj1衡量的是實際調節速率與其應該達到的標準速率相比達到的程度，如果Kj1的計算值小于0.1，則取為0.1;vN為機組的標準調節速率，MW/min，直吹式制粉系統汽包爐的火電機組一般為PN×1.5%(PN為機組額定容量)，帶中間儲倉式制粉系統的火電機組一般為PN×2%，循環流化床機組和燃用特殊煤種(如劣質煤，高水分低熱值褐煤等)的火電機組為PN×1%，超臨界定壓運行直流爐機組為PN×1.0%，其他類型直流爐機組為PN×1.5%，燃氣機組為PN×4%，水力發電機組為PN×10%。

3.3 調節精度

調節精度是指機組進入調節死區到下次指令開始這段時間內實際出力和設點出力之間的差值。如圖1中t2～t3區間，機組出力圍繞Pe輕微波動，在該時段內，對實際出力與設點指令之差的絕對值進行積分(結果如圖1中陰影部分)，然后用積分值除以積分時間，即為該時段的調節精度，如下式:

式中:Δpj為機組在第j 次調節的精度，MW;Pj(t)為機組實際出力;Pe為AGC 指令值。

調節精度對應“兩個細則”的K2指標，公式為:

式中:Kj2衡量的是機組第j 次實際調節偏差量與其允許達到的偏差量相比達到的程度，反映了機組跟蹤指令的能力，如果Kj2 的計算值小于0.1，則取為0.1;ΔpN為機組調節允許的偏差量，規定為機組額定容量的1%;

3.4 調節深度

調節深度是指機組按照AGC 指令方向的出力調整量，反映機組為調節系統功率變化做出的貢獻。計算公式為:

式中:Dj為第j 次機組的調節深度;Pe、P0分別為機組第j 次的指令值和初始出力;Pj，max為機組按照指令方向調整出力，但最終未達到指令值Pe的最大出力，當機組按照指令方向調節，但未達到指令值時按最接近指令值的實際做功計算。

4 AGC 考核補償

4.1 AGC 考核月指標

按“兩個細則”要求，AGC 考核按月統計，K1、K2、K3分別考核，K1、K2、K3月平均值計算公式表達式:

Kmon反映了AGC 機組一個月內N 次調節過程中的各個性能指標平均值(注意:實際的調節過程中不是每次都能全部統計出K1、K2、K3值，如:某機組不響應AGC 指令，出力長期不動，那么只能統計出其響應時間，調節速率及精度無法統計)。未被調用AGC 的機組是指裝設AGC 但在考核月內一次都沒有被調用的機組。

K1、K2、K3每月考核電量分別為:

式中:pk1、pk2、pk3分別為機組的K1、K2、K3月考核電量;PN為機組額定容量，分別為K1、K2、K3月平均值。

4.2 AGC 補償計算公式

“兩個細則”AGC 補償按日統計，月補償量為日補償量之和。

K1、K2、K3日平均值計算公式都可以采用以下表達式:

日補償計算公式為:

式中:Yday為機組日AGC 補償總數，元;為機組N 次調節深度之和;分別為K1、K2、K3日平均值;αAGC為AGC 調節性能補償標準，火電機組取5 元/MW。

5 實例分析

5.1 AGC 機組性能指標

以某額定容量為600 MW 的直吹式制粉系統汽包爐的火電機組出力曲線為例，本算例數據采樣為每min 內間隔16 s 記錄一次，實際系統統計以4 s為一個采樣周期，機組標準速率9 MW/min，標準響應時間60 s，標準調節精度為6 MW，響應死區為6 MW，調節死區為3 MW，指令及出力數據見表1，出力曲線見圖2。

表1 機組單次調節數據

圖2 機組調節曲線

06:49:32 機組出力502.19 MW，接收到指令值520.19 MW，06:50:16 機組出力越過響應死區到達508.61 MW，機組響應時間為44 s。06:51:32 機組出力進入調節死區到達518.57 MW，出力越過響應死區到進入調節死區之間，時間為76 s，計算機組速率v=(518.57－508.61)/(76/60)=7.863 MW/min。進入調節死區到下次指令06:52:32 之間測試機組調節精度ΔPj=(|522.01－520.19|+|521.02－520.19|+|520.2－520.19|)/3=0.8867。調節深度D=520.19－502.19=18。

對應的K1= 2－9/7.863 = 0.8554，K2= 2－0.8867/6=1.852，K3=2－44/60=1.267。該計算方法能準確反映機組實際運行指標，為準確計算兩個細則AGC 考核補償提供了基礎。

5.2 AGC 考核補償計算

以機組某段時間16 次調節為例，表2為該段時間機組執行指令情況(取部分數據)。

日平均K1、K2、K3取當天有效的K1、K2、K3做平均值，月平均K1、K2、K3取當月有效的K1K2K3做平均值。

表2 機組執行指令情況

AGC 考核按月計算，如表2為機組全月數據，則本月AGC 考核電量分別為:

AGC 補償按日計算，如表2為機組全天數據，則當天補償為: Yday= ·· αAGC= 191.69 ··5 = 1 489.721 元

6 結束語

自動發電控制用于自動調整電網頻率及網間聯絡線潮流，是智能電網調度控制系統中重要的控制功能，是聯絡線調整及維持頻率穩定的重要手段，可有效降低運行人員的勞動強度，提高對電網的駕馭能力，確保電網的安全穩定運行。AGC 考核補償在“兩個細則”中比例較大，準確計算AGC 機組性能指標及考核補償量尤為重要。結合河北南網調度控制系統介紹了AGC 調節性能指標－響應時間、調節速率、調節精度、調節深度的計算方法。并根據某段時間的機組性能，介紹河北南網“兩個細則”機組補償考核計算方法，對發電廠了解AGC 主站系統運行及“兩個細則”計算方法有較強的指導意義。

［1］華北電監局.華北區域并網發電廠輔助服務管理實施細則(試行)［R］.2008.

［2］王 焰.電網自動發電控制(AGC)技術應用探討［J］.工業計量，2010，20(3):17-20.

［3］李 丹，梁 吉，孫榮富，等.并網電廠管理考核系統中AGC 調節性能補償措施［J］.電力系統自動化，2010，34(4):107-111.

［4］張 弛，龐曉艷，李 挺，等.四川并網發電廠輔助服務及運行管理考核系統AGC 定量評估［J］.電氣應用，2011，30(24):48-51.

［5］蔡秋娜，文福拴，陳新凌，等.發電廠并網考核與輔助服務補償細則評價指標體系［J］.電力系統自動化，2012，36(9):47-53.

［6］錢夢迪.京津唐地區AGC 輔助服務補償及市場化研究［D］.北京:華北電力大學(北京).2011.