糯扎渡電廠有功調(diào)節(jié)策略優(yōu)化及應(yīng)用

宋玉江，李萬俊，浦恩任，陳羅銀

（華能瀾滄江水電股份有限公司糯扎渡水電廠，云南 普洱665005）

糯扎渡水電站位于云南省普洱市瀾滄江下游干流上，是瀾滄江中下游河段八個梯級規(guī)劃中的電站之一，上游與大朝山水電站銜接，下游與景洪水電站銜接。糯扎渡水電站裝機(jī)容量5 850 MW，保證出力2 406 MW，多年平均發(fā)電量239.12×108kW·h，年利用小時數(shù)為4 088 h。除向云南省電網(wǎng)送電外，還向廣東省和泰國供電，擔(dān)負(fù)著“西電東送”、“云電外送”的任務(wù)，是云南省電力系統(tǒng)中的主力電站，在系統(tǒng)中承擔(dān)腰荷、調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用的任務(wù)。

在電力系統(tǒng)中，水電機(jī)組由于啟動迅速的優(yōu)勢，同時負(fù)荷調(diào)節(jié)靈活，適合承擔(dān)調(diào)峰、調(diào)頻任務(wù)，更適宜并且也更多的在電力系統(tǒng)中參加AGC運(yùn)行。水電廠AGC的目標(biāo)是：按預(yù)定條件和要求，以安全、迅速、經(jīng)濟(jì)的方式自動控制水電廠有功出力，滿足系統(tǒng)的需要，這是在水電機(jī)組自動控制的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自動化的一種方式。

自動發(fā)電控制AGC是保證發(fā)電與負(fù)荷平衡、維持電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的重要技術(shù)手段。機(jī)組并網(wǎng)投入AGC后，電廠為滿足兩個細(xì)則、AGC技術(shù)規(guī)范及管理規(guī)定的同時，在不造成調(diào)度對電廠考核的前提下，對機(jī)組有功出力調(diào)節(jié)策略進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整優(yōu)化，可明顯改善部分關(guān)鍵生產(chǎn)小指標(biāo)。

1 存在的不足及原因分析

1.1 存在的不足

通過對同一時段、不同負(fù)荷情況下的機(jī)組有功實(shí)發(fā)值與設(shè)定值進(jìn)行采樣，并從有效采樣點(diǎn)（即負(fù)荷大于0 MW）中計(jì)算出有功實(shí)發(fā)值與設(shè)定值的平均差值、有功實(shí)發(fā)值高于設(shè)定值的點(diǎn)數(shù)、實(shí)發(fā)高于設(shè)定值的概率及日平均多發(fā)電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表1、表2所示。

表1 抽樣2 min統(tǒng)計(jì)情況

表2 抽樣1 min統(tǒng)計(jì)情況

由表1、表2統(tǒng)計(jì)情況可以看出，對機(jī)組抽樣2 min進(jìn)行分析，有功實(shí)發(fā)值高于設(shè)定值概率最高為53%，有功實(shí)發(fā)值與設(shè)定值平均偏差除9號機(jī)為正偏差外，其余為負(fù)偏差，日增發(fā)電量不足1萬kW·h；表2有功實(shí)發(fā)值高于設(shè)定值概率最高為61%，有功實(shí)發(fā)值與設(shè)定值平均偏差除3、8號機(jī)為正偏差外，其余為負(fù)偏差，日增發(fā)電量合計(jì)為1.88萬kW·h；表1有功實(shí)發(fā)高于設(shè)定值平均概率為45%，表2為52.6%，當(dāng)統(tǒng)計(jì)時間較長時，有功實(shí)發(fā)普遍低于設(shè)定值，且平均偏差整體呈現(xiàn)負(fù)偏差，使日實(shí)發(fā)電量低于計(jì)劃電量。

1.2 原因分析

電廠監(jiān)控側(cè)有功調(diào)整采用的是PID調(diào)節(jié)模塊進(jìn)行調(diào)節(jié)，PID調(diào)節(jié)精度為5 MW。當(dāng)調(diào)度下發(fā)的全廠有功出力設(shè)定曲線變化比較平滑，并且在前后兩次設(shè)定值的差值都偏小的情況時，會導(dǎo)致分配至運(yùn)行機(jī)組有功PID的有功調(diào)節(jié)變化量偏小，而機(jī)組有功PID在小負(fù)荷調(diào)節(jié)時的調(diào)節(jié)能力較差，有功出力調(diào)節(jié)不夠精確，這種偏差疊加后最大可達(dá)到-20 MW，因此會出現(xiàn)機(jī)組有功出力實(shí)發(fā)值低于有功設(shè)定值的情況，從而導(dǎo)致全廠出力實(shí)發(fā)值低于設(shè)定值。

2 有功調(diào)節(jié)策略優(yōu)化

基于上述情況的分析，有必要對機(jī)組PID有功調(diào)節(jié)策略進(jìn)行優(yōu)化。

2.1 整體思路

對所有機(jī)組的有功PID調(diào)節(jié)策略進(jìn)行修改，當(dāng)機(jī)組有功PID調(diào)節(jié)到位后若有功實(shí)發(fā)值低于有功設(shè)定值，則多發(fā)一次增有功脈沖，使有功實(shí)發(fā)值達(dá)到有功設(shè)定值。同時，該策略兼顧PID與一次調(diào)頻的協(xié)調(diào)關(guān)系，僅考慮在一次調(diào)頻未動作的情況下生效動作，避免干擾機(jī)組一次調(diào)頻正確動作。

2.2 對策實(shí)施

修改機(jī)組LCU有功PID調(diào)節(jié)程序，當(dāng)有功PID調(diào)節(jié)執(zhí)行新設(shè)定值進(jìn)入死區(qū)（單機(jī)5 MW）穩(wěn)定10 s后，若有功實(shí)發(fā)值低于設(shè)定值，則再發(fā)一次增有功脈沖；將機(jī)組一次調(diào)頻動作及復(fù)歸信號引入該策略作為上述動作觸發(fā)邏輯，當(dāng)一次調(diào)頻動作時，閉鎖該策略的執(zhí)行；由于調(diào)度有負(fù)荷偏差率小2.5%的考核要求，增有功脈沖長度采用梯度控制。當(dāng)機(jī)組有功設(shè)定值超過200 MW時增有功脈沖長度按增發(fā)一個PID死區(qū)考慮，大小為5 MW，對應(yīng)脈沖長度150 ms；當(dāng)機(jī)組有功設(shè)定值低于200 MW時，增有功脈沖按2 MW控制，對應(yīng)脈沖長度90 ms。由于有功PID小負(fù)荷調(diào)節(jié)時性能較差，該數(shù)值僅為理論數(shù)據(jù)，現(xiàn)場實(shí)施階段會根據(jù)測試效果進(jìn)行適度調(diào)整。

以其中一臺機(jī)組為例，修改前的LCU PLC程序段如圖1所示，按照上述策略修改后的程序段如圖2所示，修改部分見矩形框內(nèi)容。

圖1 機(jī)組LCU PLC修改前程序段

圖2 機(jī)組LCU PLC修改后程序段

3 優(yōu)化后的效果

為便于與前述1.1部分抽樣統(tǒng)計(jì)的情況進(jìn)行對比，抽樣時間與統(tǒng)計(jì)內(nèi)容不變，統(tǒng)計(jì)的情況見表3、表4。

表3 抽樣2 min統(tǒng)計(jì)情況

表4 抽樣1 min統(tǒng)計(jì)情況

通過表3、表4與優(yōu)化前的對比看出，所有機(jī)組有功實(shí)發(fā)高于設(shè)定的概率得到明顯提升，且平均偏差值均為正偏差，日增發(fā)電量效果顯著。

為便于優(yōu)化前后效果的對比，選取關(guān)鍵數(shù)據(jù)及指標(biāo)，抽樣時間采取全天時間段，單機(jī)及全廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)涵蓋由低至高的整個過程，所有機(jī)組統(tǒng)計(jì)時間均為5 d以上，得出的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)詳見表5。

表5 優(yōu)化前后關(guān)鍵數(shù)據(jù)指標(biāo)

圖3 優(yōu)化前后有功實(shí)發(fā)比設(shè)定平均差值

通過表5、圖3、圖4可以看出，優(yōu)化前的機(jī)組實(shí)發(fā)與設(shè)定差值和日增發(fā)電量普遍呈負(fù)值，即使有大于設(shè)定和增發(fā)的機(jī)組，但增幅均較小，整體表現(xiàn)的負(fù)偏差，機(jī)組有功調(diào)節(jié)性能未能得到有效發(fā)揮；由于不同機(jī)組調(diào)速器調(diào)節(jié)特性存在差異，機(jī)組間的優(yōu)化效果存在差異，但對比分析優(yōu)化前后數(shù)據(jù)，策略優(yōu)化后效果的整體提升仍然比較明顯；對比優(yōu)化前后的機(jī)組數(shù)量，出力策略優(yōu)化機(jī)組數(shù)量越多，全廠日平均增發(fā)電量較計(jì)劃值越多；優(yōu)化后，個別機(jī)組有功設(shè)定值位于0～200 MW區(qū)間時，有功實(shí)發(fā)值跟蹤設(shè)定值的效果較差，需加大該機(jī)組有功設(shè)定在0～200 MW區(qū)間的增有功脈沖時長，具體調(diào)整幅度需通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定；優(yōu)化策略執(zhí)行之后，一次調(diào)頻動作正常。

圖4 優(yōu)化前后日平均增發(fā)電量

4 結(jié)語

經(jīng)過對機(jī)組有功調(diào)整策略進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化，在不改變有功調(diào)節(jié)基本控制技術(shù)要求和調(diào)度考核的前提下，可以使得電廠機(jī)組有功實(shí)發(fā)值和日增發(fā)電量得到提升，充分提高水輪發(fā)電機(jī)組的水能利用率。