[发明专利]小型电网孤网运行自动发电控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统自动发电控制领域，特别涉及一种在小型电网中，发电机数目少，并且有孤网运行需求的发电系统的自动控制。

背景技术

许多具有发电厂的高耗能企业希望通过断开与外部大电网的电气联络，自己发电自己用电，即孤网运行实现用电费用的节省和免除容量费，从而提高企业的经济效益。由于这样的电网可调节的发电机数目和容量有限，并且单机容量通常大于电网总容量的8％，因此称其为小型电网。要达到上述目的需要实现对小型电网发电机出力的协调和灵活控制。然而目前来说已经存在的孤网运行小电网(例如一些从建立起来就没有实现与大电网互联的企业电网或地方电网)，仅靠各发电机组自身的频率跟踪调节能力，来维持瞬时的发用电平衡和频率稳定在额定值50Hz附近，各机组间的调节缺乏协调，这容易导致超调和振荡现象，从而使得频率波动范围加大，调节时间延长，不利于系统的稳定。

而通常的自动发电控制系统AGC，只安装于省级及以上的大电网调度中心。对于省级以下的地区电网调度中心，包括企业电力调度中心，没有自动发电控制系统，大多数机组和企业的发电机组按预先制定的发电计划出力，不接受调度中心的发电指令。电网中发电和负荷的不平衡以及频率维持在50Hz附近主要靠省级电力调度中心协调控制部分参与自动发电控制(AGC)的机组来实现。由于省级及以上电力调度中心可控制的机组多，备用容量大，所以尽管机组对于AGC指令的响应有分钟级的时间限制，即通常1分钟内不会响应下一个功率指令，但是在大电网中调度中心在进行秒级(通常以4秒为调节周期)的功率平衡和频率调节时几乎不需要考虑没有机组可供调节的情况。即使真的出现参与AGC调频机组不够的情况，只要不是大的电网事故，由于大电网中机组很多，不参与AGC的机组，通常也会按要求提供一次调频容量(一次调频是机组本身的功频响应特性，不能被直接控制，但是随机组运行点的不同，性能会有不同，由于其只涉及转子动能和汽门开度引起的汽缸内蒸汽压力的能量转换，对频率的时间响应可以在几秒钟，但是只能维持大约1分钟；而自动发电控制，包括考虑频率和联络线功率目标的二次调频，以及考虑经济目标的三次调频，是通过调节发电机的制煤、制粉、锅炉，从燃烧系统开始的发电机组功率响应，其响应很长，通常要1分钟)，从而保证机组频率不会偏离50Hz太远。此外，在大电网自动发电控制中主要考虑的是机组的二次调频性能，即机组每分钟的功率响应能力，而不考虑机组的一次调频响应能力，即频率变化引起的功率响应变化(通常用速度变动率表示Hz/MW,是机组频率响应系数的倒数)。

小型电网中可参频率调节和功率快速平衡的发电机组很少，往往只有几台，甚至只有两台机组，而火电机组对功率调节指令的响应都有达到分钟级的时间间隔要求，及通常在1分钟内不能连续响应功率调节指令，尤其是反向的功率调节指令。本发明充分考虑了小型电网孤网运行的上述特点，提出基于机组一次调频速度变动率和调节裕度的综合指标进行机组轮流调节排序和功率分配的自动发电控制方法：在安全频率运行范围内让可调发电机在1分钟内平均分布，每次选取一台发电机进行调节；而在非安全频率运行范围内每次选取超过2/3可用调节容量的机组进行同时调节，剩余的机组用于应对可能出现的反向功率调节需求。从而利用有限的机组在实现对分钟级以上慢速变化负荷跟踪的基础上，通过对运行点和快速备用容量的调节，使得整个小型电网具有最优的一次调频响应能力，实现对快速频率变化或者指定功率变化的快速跟踪。

发明内容

为了实现小型电网孤网运行时利用数目很少的机组和有限的调节容量，在网内负荷频繁波动情况下，维持频率稳定的目的，本发明提出一种小型电网孤网运行自动发电控制方法。该方法基于机组一次调频速度变动率和调节裕度的综合指标进行机组轮流调节排序和功率分配，在安全频率运行范围内让可调发电机在1分钟内平均分布，每次选取一台发电机进行调节，而在非安全频率运行范围内每次选取超过2/3可用调节容量的机组进行同时调节。

一种小型电网孤网运行自动发电控制方法，特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

步骤1：获取各机组当前的实际发电功率p_iC(t)，下标i表示机组序号，根据各机组实际发电功率是否达到其可调节容量限值或者是否在启停磨期间等功率调节约束条件，确定各机组实时运行时的有功发电功率上限C_i(t)和有功发电功率下限D_i(t)，以及能够进行上下调节的容量裕度，其中i表示机组序号，当调节容量裕度大于机组调节死区e，则认为该机组具有上调节或下调节能力；