現代電力系統自動發電控制實現與發展

杜豐杰

【摘 要】隨著科技的發展，許多新事物不斷出現，給各行各業帶來了許多便捷，比如自動發電控制技術在現代電力系統中的應用就節省了很多人力物力，除此之外還對新能源電廠發展有著積極的意義。本文將對適用于現代電力系統的自動發電控制進行研究，就該設備的實現原理及未來的發展方向做出闡述。

【關鍵詞】現代；電力系統；自動發電控制

引言：自動發電控制的產生代表著我國電力系統的進步與發展，目前自動發電控制中國內的電力系統中使用得越來越廣泛，但是這并不代表自動發電控制技術就已經完全成熟，該技術還在不斷的發展于完善中，需要相關行業人員投入一定的時間去改進。

一、什么是現代電力系統自動發電控制

自動發電控制的主要功能就是調整發電出力及時跟蹤電力調度機構發出的指令，在規定范圍內對發電出力進行調整，以滿足控制目標要求，它是電網中能量管理系統的重要組成部分。其實現代電力系統自動發電控制的出現歸功于計算機的發展，該技術的實現需要建立在能量管理系統與發電機組協調控制系統的基礎上，并且要以信息傳輸系統為媒介進行連接。

目前國內的電力產業在自動發電控制方面的發展經過了許多階段，雖然說現代電力系統自動發電控制無論是在安全性，穩定性，還是經濟成本上都具有很大的優勢，但是該技術還存在比較大的問題。首先，因為這是一項新技術國家對于自動發電控制模式的審核與評定體系還不夠完善，在后期的投入使用中往往會出現許多新問題。另外現代電力系統的發展趨勢比較迅猛，導致對于自動發電控制模式的功能要求不斷提高，所以自動發電控制也需要不斷的完善，并針對需求增加相應的功能。

二、電力系統自動發電控制的實現

電力系統的組成主要是用電對象與電能輸出，這二者的關系體現著電力系統工作的穩定性高低，若用電對象需求與電能輸出之間存在正相關的關系，那么說明該電力系統穩定可靠，對于用戶的需求能夠很好的滿足。自動發電控制的之所以被該行業如此重視，其中一個原因就是電力系統需要對用電對象與電能輸出的情況進行實時跟蹤，而自動發電控制的投入使用，不但能進行二十四小時的實時監控與控制，還能降低工人的工作強度，提高系統的運行效率，減少不必要的運輸損耗，避免出現供電不足等問題。

現代電力系統自動發電控制的實現原理簡單來說就是將發電控制與數據控制相結合，以此來實現電力系統的自動化，智能化，能夠根據實時情況與要求對發電功率的分配與調頻功能進行調整。它的主要設備為負荷分配器與機組控制器。自動發電控制的調度功能由負荷分配器實現，而機組控制器根據負荷分配器設定的有功出力，使機組在額定頻率F的實發功率與設定有功出力相一致。另外隨著該項技術的不斷進步，自動發電控制擺脫了早期的局限性，從單線局部控制系統演變為了綜合中央控制的閉環反饋控制系統。

三、現代電力系統自動發電控制的發展發方向

隨著電力系統的不斷發展，內部的功能需求在不斷的擴大，所以自動發電控制也需要跟上電力系統的變化節奏，在以下幾個方面做出改進。

（1）智能的提升：應市場要求，自動發電控制在智能性的發展上要多下功夫，該技術的智能性是建立在算法、信息技術與通訊設備的基礎上的，另外自動發電控制的智能化還需要以現代化控制理論作為技術支撐。最近幾年自動發電控制的智能化取得了很大的進展，人工神經網絡，遺傳算法，蟻群算法等現代智能方法都被應用到自動發電控制中。在這個大趨勢下，還會有許多研究人員投入人力物力對自動發電控制的智能化進行研究。

（2）市場化的推進：電力系統的不斷改革，是自動發電控制前進的動力，比如電力系統的市場化也在帶動著自動發電控制的市場化，電力市場的建立使自動發電控制的作用也發生了相應的轉變，在傳統的電力系統中自動發電控制主要負責調節電網頻率、經濟調度等工作。但是現如今自動發電控制除了要做到安全，可靠，高效的調節頻率外，還要保證電網監控中心支付的自動發電控制的服務費用達到最小。

（3）提高可兼容性：中國是一個人口大國，對電能的需求量也是非常巨大的。但是由于中國的化石燃料等資源不足，與環境不斷惡化的問題，發電場將目光投向了可再生資源。相對于用傳統的不可再生資源發電，可再生能源具有波動性與隨機性，這兩個特性會影響電力系統，對電力系統的頻率與功率的波動產生影響，而且這種影響會在一定情況下變得越來越嚴重。因此自動發電控制需要做出一定的改變，提高兼容性，來適應可再生能源廠的發展。

（4）分布式的發展：目前分布式的發電模式具有極大的市場優勢，因為這種模式在經濟效益與環保性能上有顯著的提高，而且位置的靈活性能按照不同地區的用電需求。另外分布式的電力系統還能夠作為大型電網的后備資源，保證了供電的穩定性。但是這種模式也存在一定的缺陷，比如它的可控性比較差、單擊接入成本也很高，而且分布式發電要求自動發電控制要采用智能化的分散控制策略，以分層模式對系統實行高效的管理與控制。

四、現代電力系統自動發電控制新標準

自動發電控制在應用之初，國內還沒有一套完整的審核標準，所以一直采用國外的NERC標準，該標準的以平穩負荷與擾動負荷為依據進行設計。

以平穩負荷為依據主要考慮A1與A2這兩個標準。該標準的特點是在區域控制誤差方面相當嚴格。A1標準需要在系統持續運行的狀態下，不間斷的相隔十分鐘就一定要過零。而A2標準同樣要在持續的情況下以每一小時為界限，在每小時內以十分鐘為固定點，來計算控制區域內的誤差平均值。

以擾動負荷為依據也要考慮兩個標準B1、B2。該標準同樣對區域的控制誤差有著比較嚴格的要求。B1標準要求控制區域在擾動負荷已經發生了的情況下，十分鐘后必須歸零。而B2標準在與B1標準相同的情況下，對區域控制誤差的要求改為在一分鐘后，誤差絕對值要呈下降趨勢。

隨著現代電力系統自動發電控制的發展，根據國內的實際情況在NERC標準的基礎上不斷探索與改進，對該標準進行了升級，提高了電力系統的質量，減少了不必要的機組負荷。在NERC標準中增加了控制策略的優先級形成了CPS標準，其中優先級最高的為擾動控制標準，之后CPSZ控制、CPSI控制、SC輔助控制的優先級依此呈現下降的趨勢。其中優先級高的策略需要對優先級低的策略進行屏蔽。

與國外的NERC標準相比新的CPS標準相對于Al標準存在一定的優勢，CPSI對ACE的要求沒有那么嚴格，ACE只需要保持在零值的附近就可以不需要穿過零點。對ACE要求的降低在一定程度上減少了機組的零點穿越，能過提高機組的利用率，減少機械的磨損。另外新的自動發電控制標準與傳統的NERC相比在電網控制檢修與維護上存在明顯的優勢，新標準為檢修與維護提供了許多便利。但是對于新標準，國內電網也要在不斷的實踐中對其進行推進，以達到提高該標準水平的目的。

總結：隨著國內電力產業的不斷發展，現代電力系統的自動發電控制被廣泛的應用，該技術的使用提高了供電的穩定性，但是就目前的情況來說自動發電控制的建設與運行成本都比較大，因此為了成本占比重較大，因此在電力系統的運行中對自動發電控制進行設計與完善，這樣可以給電力產業帶來更多的經濟效益，另外對環境的保護也有重大的意義。

參考文獻：

[1]賈晨霞.現代電力系統自動發電控制實現與發展[J].化工中間體，2015，11（10）：28-29.

[2]郭剛，劉覺民，魯文軍，郭素芳，李翔.現代電力系統自動發電控制實現與發展[J].自動化博覽，2011（S2）：289-294.

[3]郭剛.現代電力系統自動發電控制實現與發展[A].中國自動化學會.第五屆ABB杯全國自動化系統工程師論文大賽論文集[C].中國自動化學會：中國自動化學會，2011：6.

[4]張江濱.梯級引水式電站機組控制系統優化研究[D].西安理工大學，2006.

（作者單位：國能成安生物發電有限公司）