淺析水電站調(diào)整負(fù)荷時(shí)不合格電量的產(chǎn)生與控制

盧彥林，任良均

(毛爾蓋水電有限公司、阿壩水電開發(fā)有限公司，四川阿壩 623504)

淺析水電站調(diào)整負(fù)荷時(shí)不合格電量的產(chǎn)生與控制

盧彥林，任良均

(毛爾蓋水電有限公司、阿壩水電開發(fā)有限公司，四川阿壩 623504)

實(shí)踐證明:通過巧妙改變負(fù)荷升降速率，在調(diào)整電廠負(fù)荷時(shí)，電廠實(shí)際執(zhí)行電量更加接近于調(diào)度計(jì)算電量，大大減少了日發(fā)電偏差不合格電量的產(chǎn)生，從而提升了電廠運(yùn)行管理水平和經(jīng)濟(jì)效益。

不合格電量;產(chǎn)生原因;考核辦法;措施;注意事項(xiàng)

1 概述

不合格電量是反應(yīng)電廠是否嚴(yán)格按照調(diào)度下達(dá)的日發(fā)電計(jì)劃曲線或負(fù)荷指令執(zhí)行的一個(gè)重要指標(biāo)。近年來，隨著電網(wǎng)規(guī)模越來越大，對(duì)電能質(zhì)量要求越來越高，為規(guī)范電力調(diào)度行為，提高電廠運(yùn)行管理水平，華中電監(jiān)局出臺(tái)《華中區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則》和《華中區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則》，對(duì)不合格電量管理提出了嚴(yán)格的要求。

2 不合格電量定義及產(chǎn)生原因

不合格電量是指電廠上網(wǎng)有功負(fù)荷偏離調(diào)度計(jì)劃曲線或負(fù)荷指令±2%以外的上網(wǎng)電量。

在電力生產(chǎn)中，產(chǎn)生不合格電量的因素很多，有調(diào)令執(zhí)行錯(cuò)誤、未按要求調(diào)整負(fù)荷等人為原因，有機(jī)組或調(diào)速器故障停運(yùn)、電能量采集裝置(TMR)故障等設(shè)備原因。根據(jù)對(duì)不合格電量的統(tǒng)計(jì)分析，90%以上的不合格電量是產(chǎn)生在升降負(fù)荷的過程中。

3 四川電網(wǎng)不合格電量結(jié)算考核辦法

四川電網(wǎng)所有統(tǒng)調(diào)電廠均在調(diào)度機(jī)構(gòu)備案負(fù)荷升降速率，調(diào)度按照各電廠備案的升降速率計(jì)算在升降負(fù)荷時(shí)的電量，并與電廠實(shí)際執(zhí)行電量進(jìn)行比較，偏離調(diào)度計(jì)算電量±2%以外的電量為不合格電量。不合格電量考核數(shù)據(jù)來源于各電廠電能量采集裝置，數(shù)據(jù)采樣頻率為1分鐘，5分鐘為一個(gè)考核結(jié)算點(diǎn)，即5分鐘內(nèi)的積分電量不得偏離其±2%，否則記為不合格電量。

4 調(diào)整負(fù)荷時(shí)生產(chǎn)不合格電量的原因分析

4．1四川電網(wǎng)調(diào)度計(jì)算電量

為了便于分析，本文以毛爾蓋水電站為例進(jìn)行計(jì)算分析，毛爾蓋水電站裝機(jī)容量420MW，機(jī)組固有爬坡率是60MW/min，在調(diào)度備案負(fù)荷升降速率為60MW/min。某日調(diào)度計(jì)劃曲線為0∶15負(fù)荷是0MW，0∶20負(fù)荷是420MW，為方便計(jì)算，本文以升負(fù)荷為例進(jìn)行計(jì)算，降負(fù)荷同理，在此不再贅述。

按照計(jì)劃，毛爾蓋水電站從0∶20開始按照60MW/min速率升負(fù)荷，直至達(dá)到420MW，表1為升負(fù)荷過程。

單位:MW、MWh

表1 調(diào)度計(jì)算升負(fù)荷過程表

通過對(duì)表1升負(fù)荷過程數(shù)據(jù)分析后得知，在負(fù)荷升降過程中的負(fù)荷總量按以下公式計(jì)算

式中 k為調(diào)度備案負(fù)荷升降速率，單位為MW/分鐘;t為機(jī)組升降至規(guī)定負(fù)荷需的時(shí)間，單位為分鐘;P為升降負(fù)荷時(shí)的初始值;S為開始升降負(fù)荷至規(guī)定負(fù)荷時(shí)的負(fù)荷總量。

4．2 電廠實(shí)際執(zhí)行電量

式中各字母的含義同式(1)。

4．3 電量偏差比較與分析

從式(1)和式(2)比較可以看出，調(diào)度計(jì)算電量與電廠實(shí)際執(zhí)行電量差(升負(fù)荷時(shí)k為正，降負(fù)荷時(shí)為負(fù))，若將該負(fù)荷用坐標(biāo)軸加以描繪，如圖1所示，階梯形折線a、直線d及時(shí)間軸所包羅的陰影部分面積為調(diào)度計(jì)算電量，而斜線b、直線d及時(shí)間軸所包羅的陰影部分面積為按速率k執(zhí)行所產(chǎn)生的實(shí)際電量。而雙陰影部分即為兩者之間的偏差電量。結(jié)合表1可知0∶21～0∶25調(diào)度計(jì)算電量是1．5kWh，允許波動(dòng)范圍是1．47～1．53kWh，實(shí)際執(zhí)行的電量是1．25kWh，產(chǎn)生不合格電量0．22kWh;0∶26～0∶30調(diào)度計(jì)算電量是3．4kWh，允許波動(dòng)范圍是3．332～3．468 kWh，實(shí)際執(zhí)行的電量是3．3kWh，產(chǎn)生不合格電量0．032kWh。

由于電廠機(jī)組爬坡率的存在，機(jī)組在升降負(fù)荷過程中，負(fù)荷不可能在瞬間達(dá)到設(shè)定值，而是以斜率為k的爬坡率增加。因此實(shí)際負(fù)荷升降過程的負(fù)荷總量按以下公式計(jì)算

圖1

從以上分析可以看出，調(diào)度計(jì)算電量是在單位分鐘內(nèi)對(duì)計(jì)劃負(fù)荷的積分電量，實(shí)際執(zhí)行電量是在單位分鐘內(nèi)對(duì)爬坡過程的積分電量，計(jì)劃負(fù)荷是一個(gè)常數(shù)，而爬坡過程是斜率為k的斜線，即使排除其他負(fù)荷波動(dòng)因素，機(jī)組在升降負(fù)荷時(shí)，均會(huì)產(chǎn)生超欠電量t，若在5分鐘以內(nèi)，該差值偏離調(diào)度計(jì)算電量的±2%，就會(huì)產(chǎn)生不合格電量。因此，調(diào)度計(jì)算電量和實(shí)際執(zhí)行電量?jī)烧哂?jì)算存在的差別，是造成升降負(fù)荷中產(chǎn)生不合格電量的主要原因。

5 修改負(fù)荷調(diào)整速率控制不合格電量措施

5．1 降低升降負(fù)荷速率控制不合格電量

圖2

以日計(jì)劃曲線為0∶15負(fù)荷0MW，0∶20負(fù)荷300MW為例，將此過程用坐標(biāo)軸加以描述，如圖2所示。圖2中階梯形折線a、直線d及時(shí)間軸所包羅的陰影部分面積為調(diào)度計(jì)算電量;折線b、直線d及時(shí)間軸所包羅的陰影部分面積為實(shí)際執(zhí)行電量;每分鐘實(shí)際執(zhí)行電量要比調(diào)度機(jī)構(gòu)的計(jì)算電量少圖2中雙陰影三角形c的面積，即

5．2 放大升降負(fù)荷速率控制不合格電量

式中 k為調(diào)度備案負(fù)荷升降速率，k1為實(shí)際執(zhí)行時(shí)負(fù)荷升降速率，單位為MW/分鐘，t為機(jī)組升降至規(guī)定負(fù)荷需的時(shí)間，單位為分鐘，P為升降負(fù)

考慮到不合格電量5分鐘為一個(gè)考核結(jié)算點(diǎn)，取t=5可得

式(5)表明，當(dāng)實(shí)際升降負(fù)荷速率等于調(diào)度備案負(fù)荷升降速率的1．2倍時(shí)，調(diào)度計(jì)算電量與實(shí)際執(zhí)行電量完全相等，徹底消除升降負(fù)荷時(shí)不合格電量的產(chǎn)生。

以毛爾蓋日計(jì)劃曲線為0∶15負(fù)荷60MW，0∶20負(fù)荷200MW為例。0∶20本應(yīng)該按照調(diào)度備案升降速率30MW/min調(diào)整負(fù)荷，但在實(shí)際調(diào)整時(shí)按36MW/min來調(diào)整。圖3所示階梯形折線a、直線d及時(shí)間軸所包羅的陰影部分面積為調(diào)度計(jì)算電量;折線b、直線d及時(shí)間軸所包羅的陰影部分面積為實(shí)際執(zhí)行電量，在整個(gè)升降負(fù)荷過程中，超發(fā)部分電量e正好彌補(bǔ)欠發(fā)部分電量c，消除升降負(fù)荷時(shí)不合格電量的產(chǎn)生。荷時(shí)的初始值，將式(3)進(jìn)行化解得

圖3

6 修改負(fù)荷升降速率注意事項(xiàng)

(1)從調(diào)度以5min為一個(gè)考核結(jié)算點(diǎn)出來講，負(fù)荷升降速率越小，則產(chǎn)生的不合格電量越少，但負(fù)荷升降速率并不是越小越好，而是要在15min內(nèi)將全廠負(fù)荷從零調(diào)整到額定值為宜。

(2)在放大升降負(fù)荷速率時(shí)，若實(shí)際升降負(fù)荷速率小于機(jī)組固有爬坡率，在下一個(gè)5min開始，應(yīng)以調(diào)度備案升降速率在該點(diǎn)的負(fù)荷值為初始值進(jìn)行升降。

(3)在調(diào)整電廠負(fù)荷時(shí)，由于調(diào)速器、通訊設(shè)備存在一定的響應(yīng)時(shí)間，可結(jié)合電站本身設(shè)備實(shí)際，在調(diào)整時(shí)可以提前3～5s。

7 結(jié) 語

本文深入剖析了四川電網(wǎng)對(duì)日發(fā)電偏差不合格電量的考核規(guī)則，通過對(duì)水電站負(fù)荷調(diào)整過程的計(jì)算分析，找出了水電站在調(diào)整負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生日發(fā)電偏差不合格電量的原因所在，提出了改變負(fù)荷升降速率以達(dá)到減少日發(fā)電偏差不合格電量的目的。實(shí)踐證明:通過巧妙改變負(fù)荷升降速率，在調(diào)整電廠負(fù)荷時(shí)，電廠實(shí)際執(zhí)行電量更加接近于調(diào)度計(jì)算電量，大大減少了日發(fā)電偏差不合格電量的產(chǎn)生，從而提升了電廠運(yùn)行管理水平和經(jīng)濟(jì)效益。

(責(zé)任編輯:卓政昌)

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TV7;TM714;O657．12

B

1001-2184(2015)01-0113-03

盧彥林(1981-)，男，甘肅武威人，畢業(yè)于四川大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，工程師，毛爾蓋水電有限公司生產(chǎn)部副主任，從事水電站的生產(chǎn)管理;

任良均(1982-)，男，四川南充人，畢業(yè)于西華大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，助理工程師，阿壩水電開發(fā)有限公司生產(chǎn)部任運(yùn)行管理工程師，從事水電站水電站運(yùn)行管理工作．

2015-01-05