考慮風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)AGC機(jī)組經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)對策

陸 琳

（華潤電力（常熟）有限公司，江蘇 常熟 215536）

0 引 言

在風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)，AGC機(jī)組要及時(shí)跟蹤了解負(fù)荷參數(shù)的變化情況，然后結(jié)合負(fù)荷變化狀態(tài)投入機(jī)組調(diào)節(jié)控制方案，盡量提升系統(tǒng)總發(fā)電量和系統(tǒng)負(fù)荷要求平衡的水平，減少偏差對常規(guī)化運(yùn)行造成的影響，為綜合效益的提高奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 AGC機(jī)組系統(tǒng)概述

1.1 AGC機(jī)組系統(tǒng)控制目標(biāo)

AGC機(jī)組系統(tǒng)能將電網(wǎng)頻率波動維持在誤差參數(shù)范圍內(nèi)，并且依據(jù)國家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，最大程度上提升電力系統(tǒng)頻率的安全性和穩(wěn)定性。對互聯(lián)電網(wǎng)凈交換功率予以計(jì)劃數(shù)值的運(yùn)行管理，并且將交換電能量控制在合規(guī)參數(shù)范圍內(nèi)，尤其是對參與遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)的發(fā)電機(jī)組，將發(fā)電成本或者是上網(wǎng)電價(jià)作為根本參數(shù)依據(jù)，可以為獲取較好的經(jīng)濟(jì)效益提供保障。此外，能在滿足電網(wǎng)安全約束條件的基礎(chǔ)上參與機(jī)組最優(yōu)經(jīng)濟(jì)分配原則運(yùn)行管理工作，提高電力系統(tǒng)的綜合控制質(zhì)量[1]。

1.2 AGC機(jī)組系統(tǒng)控制方式

由于負(fù)荷變動會對實(shí)際應(yīng)用情況產(chǎn)生影響，并且造成區(qū)域性的偏差數(shù)值，因此AGC機(jī)組系統(tǒng)控制工作的目的就是減少ACE量。基于此，主要按照表1所示的3種方式進(jìn)行控制。

表1 AGC機(jī)組系統(tǒng)控制方式

2 風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)AGC機(jī)組系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 總體結(jié)構(gòu)

一般而言，含風(fēng)電場的AGC控制系統(tǒng)中，電力調(diào)度中心、電力數(shù)據(jù)網(wǎng)以及風(fēng)電場是主要組成部分，總體布局如圖1所示。

圖1 AGC機(jī)組系統(tǒng)布局圖

其中，電力調(diào)度中心主要提供電力調(diào)度技術(shù)，以便于實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)信息、風(fēng)電功率預(yù)測報(bào)告以及機(jī)組實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)的收集處理。在調(diào)度中心日常工作中，要保證上傳信息整理分析的及時(shí)性和規(guī)范性，并依據(jù)風(fēng)電功率預(yù)測結(jié)果計(jì)算調(diào)度指令信息，從而將其直接下發(fā)到指定的主站內(nèi)，以便于信息交互。電力數(shù)據(jù)網(wǎng)會結(jié)合主站風(fēng)電功率預(yù)測信息獲取匹配數(shù)據(jù)信息，并且結(jié)合計(jì)算過程就能將預(yù)測結(jié)果實(shí)時(shí)性回傳到綜合通信終端內(nèi)。而風(fēng)電場要建立風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，依據(jù)綜合通信終端AGC調(diào)節(jié)指令就能進(jìn)行實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)匯總，并且配合升壓站綜自系統(tǒng)和風(fēng)電綜合通信管理終端維持信息的交互處理。

2.2 功 能

風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)，AGC機(jī)組借助閉環(huán)控制系統(tǒng)或者是開環(huán)控制系統(tǒng)維持電網(wǎng)調(diào)度應(yīng)用結(jié)構(gòu)的控制效果，依據(jù)調(diào)度部門制定的發(fā)電規(guī)劃和操作輸入計(jì)劃等實(shí)現(xiàn)全程跟蹤控制，并維持自由切換模式。與此同時(shí)，在系統(tǒng)閉環(huán)控制環(huán)境中，若是出現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)通信故障問題、指令超時(shí)問題或者是調(diào)度指令獲取不及時(shí)問題，都要提示報(bào)警信息，從而優(yōu)化系統(tǒng)控制的整體水平[2]。另外，風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)AGC機(jī)組支持優(yōu)化調(diào)度算法處理機(jī)制，在維持電網(wǎng)體系和風(fēng)電機(jī)組設(shè)備安全運(yùn)行工序基礎(chǔ)上，結(jié)合不同的風(fēng)電預(yù)測信息就能匹配合理的調(diào)度方案，將機(jī)組的響應(yīng)速度和調(diào)節(jié)精度等作為基礎(chǔ)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)電量完成的目標(biāo)。

2.3 技術(shù)要求

2.3.1 總體要求

首先，要保證風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)AGC機(jī)組系統(tǒng)信息交互的標(biāo)準(zhǔn)性，維持通信結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上避免信息不識別造成的影響。其次，要保證風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)AGC機(jī)組系統(tǒng)具備可擴(kuò)展性，依據(jù)開放式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確保硬件設(shè)施擴(kuò)展和軟件系統(tǒng)開發(fā)等工作都能落實(shí)到位，并匹配智能算法解決實(shí)際問題。最后，要保證風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)AGC機(jī)組的安全性，依據(jù)二次系統(tǒng)安全防護(hù)的具體要求維持運(yùn)作工序的具體情況。

2.3.2 通信要求

一方面要確保能和3個(gè)以上的主站實(shí)現(xiàn)信息的交互處理，并維持信息上傳下達(dá)的及時(shí)性和規(guī)范性，確保設(shè)備維護(hù)要求滿足預(yù)期。另一方面要確保控制系統(tǒng)和風(fēng)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)以及功率預(yù)測系統(tǒng)等建立匹配的數(shù)據(jù)通信模式，提高通信效率和質(zhì)量，創(chuàng)設(shè)較為合理的通信渠道應(yīng)用平臺[3]。

2.3.3 監(jiān)控界面要求

要結(jié)合系統(tǒng)應(yīng)用過程中搜索和匯總的運(yùn)行數(shù)據(jù)，建立實(shí)時(shí)性投切分析和增減出力分析等，并且配合使用模式切換和報(bào)警操作模塊，維持監(jiān)控的合理性和規(guī)范性，從而及時(shí)進(jìn)行參數(shù)的修改和更新。

3 風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)AGC機(jī)組經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)對策

3.1 創(chuàng)設(shè)經(jīng)濟(jì)調(diào)度數(shù)學(xué)分析模型

在風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)，AGC機(jī)組系統(tǒng)管控工作中要結(jié)合分析要求建立完整的數(shù)學(xué)分析模型，以保證經(jīng)濟(jì)調(diào)度目標(biāo)函數(shù)和約束條件都能貼合實(shí)際應(yīng)用規(guī)范，維持綜合經(jīng)濟(jì)調(diào)控管理的目標(biāo)。

3.1.1 經(jīng)濟(jì)調(diào)度目標(biāo)函數(shù)

調(diào)度人員不能對每次調(diào)節(jié)任務(wù)予以處理，因此要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用要求和規(guī)范選擇使用機(jī)組參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)模式，維持機(jī)組參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)中競爭關(guān)系的合理性。也就是說，結(jié)合調(diào)節(jié)任務(wù)，選取差異化調(diào)節(jié)策略就能評估機(jī)組參與調(diào)控時(shí)滿足系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求基礎(chǔ)上對應(yīng)的調(diào)節(jié)費(fèi)用。在此基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)模型，要求符合調(diào)節(jié)容量參數(shù)和速度，假設(shè)參與調(diào)節(jié)機(jī)組成本最低目標(biāo)函數(shù)是研究對象，則數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)為：

式中，n表示需要被測試的AGC機(jī)組數(shù)量；Ci表示第i臺機(jī)組對應(yīng)的調(diào)節(jié)成本；Si表示第i臺AGC機(jī)組調(diào)節(jié)的具體容量[4]。

3.1.2 約束條件

在明確數(shù)學(xué)模型目標(biāo)函數(shù)的基礎(chǔ)上要將調(diào)節(jié)費(fèi)用花費(fèi)最低作為目標(biāo)，有效結(jié)合AGC調(diào)節(jié)機(jī)組上調(diào)費(fèi)用和下調(diào)費(fèi)用的差距，盡量將目標(biāo)函數(shù)分為不同的部分，結(jié)合差異化調(diào)節(jié)狀態(tài)滿足最低費(fèi)用要求，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用環(huán)保效益的最優(yōu)化。在進(jìn)行測試的過程中要保證參與調(diào)節(jié)的AGC機(jī)組容量與調(diào)節(jié)速度等關(guān)鍵參數(shù)都能滿足實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)。

綜上所述，為了全面解決非線性目標(biāo)函數(shù)處理過程中存在的問題，保證經(jīng)濟(jì)性和規(guī)范性都在要求范圍內(nèi)，就要集中控制目標(biāo)函數(shù)的約束條件，配合外點(diǎn)罰函數(shù)處理方式，獲取輔助函數(shù)后，利用約束問題升級原有模型，從而形成計(jì)量分析機(jī)制，滿足要求即可實(shí)現(xiàn)最優(yōu)經(jīng)濟(jì)效果。

3.2 滿足容量和速度調(diào)節(jié)的需求

為了更好地提升機(jī)組應(yīng)用效率，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)AGC控制，就要從企業(yè)發(fā)電管理的角度出發(fā)，全面分析控制系統(tǒng)頻率和聯(lián)絡(luò)線交換功率內(nèi)容。在基礎(chǔ)計(jì)算模式中，AGC容量越大預(yù)備補(bǔ)償容量越多，但是AGC容量過多則會造成資源的浪費(fèi)，這就需要依據(jù)AGC調(diào)節(jié)容量運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)相應(yīng)參數(shù)，結(jié)合安全可靠的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)完善相應(yīng)工作。

若是基礎(chǔ)風(fēng)電預(yù)測信息數(shù)值較為準(zhǔn)確，結(jié)合發(fā)電計(jì)劃執(zhí)行相應(yīng)內(nèi)容，需要的GC調(diào)節(jié)容量就是采樣點(diǎn)預(yù)測數(shù)值和發(fā)電數(shù)值的差值，控制系統(tǒng)的最大變化率可預(yù)測。然而，在實(shí)際運(yùn)行過程中，風(fēng)電功率預(yù)測信息和數(shù)據(jù)必然與實(shí)際運(yùn)行情況存在差異，加之受到其他因素影響，發(fā)電廠也會出現(xiàn)未按照發(fā)電計(jì)劃執(zhí)行具體操作的問題，所以需要結(jié)合實(shí)際情況予以評估[7]。

一方面，實(shí)際風(fēng)電功率大于風(fēng)電預(yù)測功率（圖2）。此時(shí)，AGC機(jī)組調(diào)節(jié)量為需求量CD，在完成調(diào)節(jié)任務(wù)后，調(diào)節(jié)速度的數(shù)值就會隨之增加。因?yàn)轱L(fēng)電預(yù)測功率參數(shù)和風(fēng)電實(shí)際功率參數(shù)都高于發(fā)電計(jì)劃設(shè)置的基礎(chǔ)數(shù)值，所以要確保AGC機(jī)組可以按照同方向的方式調(diào)節(jié)和補(bǔ)償需求量，對應(yīng)的差值計(jì)算就是按照“CD-AB”予以處理。

圖2 實(shí)際風(fēng)電功率大于風(fēng)電預(yù)測功率情況下的AGC需求量示意

另一方面，實(shí)際風(fēng)電功率小于風(fēng)電預(yù)測功率（圖3）。此時(shí)，AGC機(jī)組調(diào)節(jié)方向和圖2相反，需要按照原有的需求量設(shè)計(jì)予以調(diào)控，減少電網(wǎng)有功功率差值的擴(kuò)大，避免頻率波動范圍對其應(yīng)用質(zhì)量產(chǎn)生的影響，最大程度上提高電能質(zhì)量管理效率。除此之外，要結(jié)合計(jì)劃數(shù)據(jù)分析、歷史數(shù)據(jù)分析以及機(jī)組調(diào)節(jié)特性分析等方式全面調(diào)控AGC調(diào)節(jié)容量和調(diào)節(jié)速度，維持綜合應(yīng)用效果[8]。

圖3 實(shí)際風(fēng)電功率小于風(fēng)電預(yù)測功率情況下的AGC需求量示意

4 結(jié) 論

風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)，AGC機(jī)組經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)工作中要充分結(jié)合實(shí)際運(yùn)行因素，保證速度和容量調(diào)控工作有序開展，最大化提升經(jīng)濟(jì)適用性，減少資源浪費(fèi)。