[发明专利]一种面向调频市场的水电站智能开停机方法

说明书

本发明公开了一种面向调频市场的水电站智能开停机方法，综合考虑了有功计划曲线、二次调频预留容量、限制运行区域、机组开停机优先级等各项因素，在首先满足调度对电站有功功率调节要求的前提下，兼顾了水电站自身机组安全稳定运行的要求。本发明适用于包括常规类型机组、单建议运行区机组、双建议运行区机组在内的不同类型水电机组的水电站；从而使机组类型的差异不再构成应用障碍，进而使本发明具备了广泛的适用性。

技术领域

本发明属于水力发电控制技术领域，涉及一种面向调频市场的水电站智能开停机方法。

背景技术

目前，绝大部分水电站的机组开停机操作均由计算机监控系统现地控制单元(LCU)的可编程逻辑控制器(PLC)通过预先设置的顺控流程在无人干预的情况自动完成。自动开停机功能大大降低了运行人员的工作负担，杜绝了人为误操作的可能性，并提高了开停机的成功率，但仍然需要运行人员手动触发启动开机流程或停机流程，于是存在以下问题：

1)通过流域集控中心或梯调中心对多个水电站进行远程集中控制日渐成为主流的水电站运行管理模式，在大规模集中控制模式下，由于次数频繁，即使是简单的开停机触发操作也对运行人员构成了一项沉重的工作负担。以澜沧江集控中心管辖的功果桥、小湾、漫湾、糯扎渡、景洪五个水电站为例，合计年度自动开停机次数从2014年到2017年分别为5538、6292、5825、7414次，严重影响运行人员的工作效率；

2)目前总调、省调的直调大型水电站普遍采用有功功率的计划曲线控制方式，即至少提前一天将全天24小时的水电站计划总有功设定值按96点计划曲线(间隔15分钟)或288点计划曲线(间隔5分钟)的形式下发到水电站、流域集控中心或梯调中心，然后由水电站自动发电控制功能(AGC)对计划曲线进行线性填充，生成分钟级的水电站计划总有功设定值，进而在对应时刻对各水电机组的有功功率进行调节。但是AGC能否实现电站功率的有效调节依赖于发电状态机组数量与水电站计划总有功设定值的匹配性，从而经常出现运行人员因为工作疏漏没有及时开机或停机，进而导致水电站总有功设定值无法执行到位的情况。

3)多运行区水电机组的出现进一步增加了问题的复杂性，按照水电机组在额定容量范围内运行区间从低到高的划分排列，除了较为常见的振动区→建议运行区机组(常规类型机组)外，还出现了以糯扎渡、小湾等电站为代表的振动区1→限制运行区→振动区2→建议运行区机组(单建议运行区机组)；以及以苗尾电站为代表的较为少见的振动区→建议运行区1→限制运行区→建议运行区2机组(双建议运行区机组)。对于后两类具有多个运行区间的水电机组，即使发电状态机组数量能够与水电站计划总有功设定值匹配，也仍然存在寻找最优开机数量以保证最少机组处于限制运行区的问题，于是如何更恰当地对机组开停进行统筹，以尽量避免机组处于限制运行区运行，成为运行人员需要面临的一项重大挑战。

4)个别电站如糯扎渡水电站，除了满足对调度计划有功曲线的响应性约束，以及满足机组规避限制运行区运行的稳定性约束外，在部分工况下还需要保证不少于一定数量的机组处于发电状态，以此为电网的安全稳定运行提供充足的备用可调容量。以上3种约束，即响应性约束、稳定性约束、安全性约束，在不同的优先级权重下互相冲突，从而进一步增加了集控和电站运行人员统筹开停机工作的复杂性和安全风险。

5)此外为了进一步提高电网的运行稳定性，激励发电企业提供更优质的调频辅助服务，充分发挥市场在资源配置中的决定性作用，近两年来各电网广泛建立调频辅助服务市场。以南方各电网为例，目前广东电网调频市场已正式投入运行，云南等省份电网的调频市场也将在2020年投入运行。在调频市场机制下，水电站除满足水电站计划总有功设定值外，还需要根据二次调频中标量，预留充分的二次调频调节容量，且向上和向下的二次调频预留调节容量相等，从而使水电站计划总有功设定值从一个点的匹配性问题扩展为一个区间的匹配性问题，于是对发电状态机组数量安排的合理性提出了更为苛刻的要求，这一问题无疑极大增加了运行人员的工作负担。