美姑河集控出力調整方式分析

2022-03-22 06:37:12陳沛秋

四川水力發電 2022年1期

陳沛秋

(美姑河水電開發有限公司,四川美姑 616400)

1 概述

美姑河集控嚴格按照省調下發《省調直調并網發電廠上網出力調度指令執行規則》執行負荷變更，每月卻依然存在大量超欠電量。不合格電量考核規則：四川電網所有統調電站均在調度機構備案負荷升降速率，調度按照各電廠備案的升降速率計算電廠在升降負荷時的電量，并與電廠發電機組實際上網電量進行比較，若發電機組實際上網電量與調度計劃電量偏差超過2%，則超出部分即為不合格電量。

這種情況在每個電站都基本存在，針對這種情況，四川水電開發公司組織了“兩個細則考核交流會”，各電廠針對兩個細則都分享了自身的理解以及具體的實施方法，對美姑河出力方式提出了幾點調整，在此對其進行簡要分析。

為了保證電能質量，電力系統安全、優質、經濟運行，提高經濟效益，減少不合格電量的產生是每個發電企業應盡的責任。

2 不合格電量產生原因分析

2.1 不合格電量產生原因

不合格電量[1]：發電機組未按照調度計劃和調度指令發電而增加或減發的上網電量稱為不合格電量。不合格電量產生原因[2]可分為兩個部分。

(1)人為原因。如沒有按時調整負荷，沒有按照爬坡率調整負荷，負荷調整錯誤等人為性失誤。

(2)設備原因。如電能量采集終端與監控時間不一致產生不合格電量，設備故障等導致的不合格電量。

現只討論負荷調整方法對不合格電量產生的影響以及如何對其進行優化，減少不合格電量的產生。

2.2 不合格電量計算

不合格電量考核數據來源于電廠的電能量采集裝置，數據采樣頻率為1 min，每5 min為一個結算點，即5 min內的實發電量不得偏離計劃電量的2%[3]。

則此時不合格電量計算公式：

Q不合格=|Q實際-Q計劃|-2%×Q計劃

(1)

式中Q不合格為不合格電量；Q實際為發電機組實際上網電量；Q計劃為計劃上網電量或實時調整電量。

若Q不合格<0，則無不合格電量產生。

此處以柳洪水電站為例：柳洪電站爬坡率20 MW/min，電站8:15前執行曲線100 MW，調令8:15設置上網出力300 MW。每分鐘內發電機組實際上網電量、調度計劃電量與差值電量計算表見表1。

表1 電量計算表 /MWh

按照省調《四川電力系統省調直調并網發電廠上網出力調度指令執行規則》[4]進行到點調整時，Q計劃-Q實際=0.167 MWh，且(Q計劃-Q實際)/Q計劃始終大于2%，說明一直存在不合格電量。

將表1一部分數據繪制成坐標圖則可得圖1(無量計算圖)。在圖1中，粗實線折線a與橫坐標軸圍成的圖形面積為Q計劃，斜率線b與橫坐標軸圍成的圖形面積為Q實際，Q計劃-Q實際即為陰影部分面積總和，現設三角形陰影部分A區面積所代表的電量為Q陰影。

在8:15到8:25這段時間內經過計算可得，Q實際=33.33 MWh、Q計劃=35 MWh，省調允許電量波動范圍為：

(1±2%)Q計劃=34.3～35.7 MWh

則此段時間內累積欠發不合格電量：

Q不合格=34.3-Q實際=0.97 MWh

3 優化負荷調整方式

3.1 固定負荷調整優化

按照“兩個細則考核交流會”中對美姑河集控提出的建議，若提前半分鐘調整出力[5]，從8：14：30開始按照20 MW/min爬坡率增加出力，直至8：24：30出力達到300 MW。每分鐘內發電機組實際上網電量、調度計劃電量與兩者差值的優化電量計算表見表2。

圖1 電量計算圖

表2 優化電量計算表 /MWh

此時每分鐘內Q計劃-Q實際=0 MWh，說明在8:14:30～8:24:30每分鐘內累積不合格電量均為0 MWh，則在每五分鐘結算時，均無不合格電量產生。將表2中部分數據繪制成坐標圖得到圖2(優化電量計算圖)。

如圖2所示，每分鐘內超欠發電量相互抵消，累積不合格電量雖然為0 MWh，但是圖中所示三角形陰影部分A區仍然存在不合格電量，對三角形陰影部分A區電量Q陰影，進行計算可得陰影部分區域A區為Q陰影′=0.041 7 MWh。

圖2 優化電量計算圖

此時Q陰影′即為8:10～8:15時間段產生的超發電量，此處的不合格電量由公式(1)帶入數據可得：

Q不合格=-0.125 MWh<0

由Q不合格<0可得：提前30 s調整出力后產生的不合格電量在每五分鐘結算點時不存在。

在通用情況下，調整負荷過程中實發電量公式為：

(2)

式中t為調整負荷時間，單位：分鐘;P為調整負荷時的初始負荷，單位：MW;k為爬坡率，單位：MW/分鐘。

調整負荷過程中調度計劃電量即為每分鐘固定出力的積分總和，每分鐘固定出力積分電量在調整負荷過程中為等差數列，所以可得公式為：

(3)

由式(3)-式(2)可得：

(4)

由式(4)可得：在爬坡率不變，省調電量結算時間不變的情況下，在調整負荷過程中圖1和圖2的圖形不會發生改變。

則在額定容量內提前30 s進行任意負荷調整產生的不合格電量無論在1 min內還是5 min內，皆小于未優化時。

因此，當機組負荷調整從固定負荷到固定負荷、固定負荷到曲線、曲線變化、曲線到固定負荷(日內滾動計劃可視作曲線調整)時，進行提前30 s進行出力調整能有效降低不合格電量的產生。

3.2 調頻令的負荷調整優化

調頻到固定、調頻到曲線不采用提前30 s調整原因：調頻期間實際發電量就是調度計劃發電量，調頻的最后一分鐘電量是進入下一條調令的基礎值。

提前在調頻令中將負荷調整至計劃負荷，便不會有不合格電量產生，以柳洪電站為例，8:15前執行調頻100 MW，調令8:15設置上網出力200 MW。有以下兩種操作方法[5]：

(1)在8:14前將負荷出力調整至200 MW，此時無不合格電量產生。

(2)若省調下令接近8:15時，無時間提前調整，則從8:15:00開始按照30 MW/min爬坡率增加出力，直至8:16:00出力達到130 MW，之后按照20 MW/min爬坡率增加出力，直至8:19:30出力達到200 MW。

方法(2)中，每分鐘內發電機組實際上網電量、調度計劃電量與兩者差值的調頻令負荷曲線表見表3。

表3 調頻令負荷曲線表 /MWh

由式(1)代入數據可得：

Q不合格=-0.103 6 MWh<0

由上式可知：在8:15～8:20時間段內，不存在不合格電量產生。將表3中數據繪制成坐標圖得到圖3(調頻令負荷曲線圖)。由圖可看出，8:15開始按照20 MW/min爬坡率增加出力時，即細實線a產生的不合格電量與表1中8:15～8:20時間段中相同。而在8:15開始按照30 MW/min爬坡率,即粗實線b增加出力時，8:15～8:20時間段內不合格電量為0 MWh。

由此可得，按照方法(2)進行調整時，在省調結算時間不變的情況下，調整負荷產生的不合格電量遠小于始終按照20 MW/min爬坡率調整時產生的不合格電量。