中小型水電廠自動發(fā)電控制技術研究

摘要：與大型的水電站相比，我國的中小型水電站自動發(fā)電控制技術還比較落后，如果不加強這方面的建設，那么中小型水電廠自動發(fā)電控制技術將無法滿足未來電力生產的要求。中小型水電廠使用自動發(fā)電控制技術時，要合理調節(jié)負荷、功率、頻率這三個重要的數值。文章對中小型水電廠自動發(fā)電控制技術進行了研究。

關鍵詞：中小型水電廠；自動發(fā)電控制技術；水力發(fā)電；水資源；電力生產

中圖分類號：TV736 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）30-0020-02

火力發(fā)電需要消耗大量的煤炭能源，而這些煤炭資源是無法再生的，而且使用火力發(fā)電會帶來環(huán)境污染的問題。相對的水力發(fā)電卻有低能耗、高環(huán)保的特點。如果國家興建大型的水電站，就要投資龐大的資金、需要很長的項目完成周期、對水資源的要求比較嚴格，這使國家不能輕易地興建大型水電站。而建設中小型水電站則無以上的局限，目前，我國農村有50%的電力由中小型水電站提供，我國還計劃進一步加快中小型水電站的建設。然而，與大型的水電站相比，我國的中小型水電站自動發(fā)電的控制技術還比較落后，如果不加強這方面的建設，那么中小型水電廠自動發(fā)電控制技術將無法滿足未來電力生產的要求，因此，做好中小型水電廠自動發(fā)電控制技術的研究工作有非常重要的意義。

1 中小型水電廠自動發(fā)電控制技術的目標

1.1 合理控制功率負荷

水電站發(fā)電時需要考慮整體的負荷，即生產的功率既不會給設備帶來太多的負擔，又能滿足對外的供電需求。通常水電站會控制基礎的負荷量，同時保留備用的容量。

1.3 控制水力發(fā)電周期

水力發(fā)電機在生產電力的時候，需要反復地生產電力，這就形成一個發(fā)電周期的問題。水力發(fā)電系統(tǒng)要使用調速器系統(tǒng)，達到控制水力發(fā)電周期，使電力的生產達到滿足功率負荷、優(yōu)化有功功率的目的。使用這種方式對水力生產進行調節(jié)，能使電力生產的結果優(yōu)化。

2 中小型水電廠自動發(fā)電控制技術的條件

2.1 制定合理的生產計劃

水力發(fā)電站與火力發(fā)電站的區(qū)別之一，即火力發(fā)電站只要擁有足夠的煤炭資源，即能保證電力生產的功率負荷，而水力發(fā)電站的功率負荷則與水力資源是否足夠有關，即水力發(fā)電站的功率負荷值不是恒定的。然而它也有一定的規(guī)律性，如果能夠根據每年電力生產的功率負荷進行分析，是可以做到合理調頻的。有時水力發(fā)電站的一次調頻不能滿足電力生產的需求，于是可能需要進行二次、三次調頻。

2.2 擁有足夠的備用容量

大量的備用功率對于電力生產來說是非常必要的，如果沒有足夠的備用功率，則無法有效地生產電力，有時因為中小型水電站備用容量不夠，無法生產電力，所以有時出現供電緊張，需要拉閘限電來調節(jié)。如何規(guī)劃電力的生產，為電力生產留有足夠的備用容量是水電廠電力生產不可忽視的環(huán)節(jié)。

2.3 優(yōu)化自動化調頻技術

中小型水電站目前以AGC的方式為電力生產調頻，讓電力的生產達到最優(yōu)。AGC可以調節(jié)每臺發(fā)電機組的功率，如果將每臺發(fā)電機組的調節(jié)分量送至電廠控制器，則它會自動控制有效功率。機組將自動控制的結果送至調節(jié)機組，糾正頻率的偏差。通過反復的調頻，最終能達到優(yōu)化電力生產的目的。圖1為中小型水電廠自動發(fā)電控制系統(tǒng)的示意圖，從調頻的控制過程中能看到，該系統(tǒng)中調節(jié)機組的調頻決策技術決定水電廠電力生產的效率。

3 中小型水電廠自動發(fā)電控制技術的流程

3.1 調節(jié)合理的負荷

水力發(fā)電站生產電力的負荷由水位決定，如果在水位充足的時候盡可能地發(fā)電，那么水電站就能生產出更多的電力。目前水電站可根據水電站水位的不同自動調節(jié)生產電力的負荷。而這個水位的參數由人工決定。比如人工設定完水位參數以后，水電廠的這水力足夠充足，那么它便以生產最多的電力為目標進行生產，如果水力不夠，則根據水位設定的參數自動調節(jié)負荷。使用這種方式能使水電站的負荷自動控制做到合理化。

3.2 功節(jié)合理的功率

優(yōu)化功率的控制就是讓電力系統(tǒng)盡可能地增加發(fā)動機功率，對它進行控制能夠提高水電廠的發(fā)電效益。目前中小型水電站可用瞬間負荷、日負荷、人工輸入負荷這三種方式讓它自動調節(jié)功率的輸出，日負荷的方式是水電站經常使用的調節(jié)方式。要使功率的調節(jié)變得合理，就要在全廠的總功率、合理的備用容量、水電廠的設備發(fā)電情況之間選取一個最優(yōu)的功率調節(jié)方案。使用這種方法自動調節(jié)水電站的功率，可以在耗水量最低的前提下，避開氣蝕振動區(qū)，不必讓水電站頻繁地開啟發(fā)電設備，使水電站的發(fā)電效率提高。

3.3 調節(jié)合理的頻率

水電站調頻是否得當，決定水電廠的額定負荷與優(yōu)化功率是否能夠實現。目前中小型發(fā)電廠使用自動調頻的方式調節(jié)頻率。這是指水電廠生產電力時，人工給予一個調頻偏差值，這個偏差值為負荷的上、下限值，功率最優(yōu)化的上、下限值。是能達到電力生產最優(yōu)化的數值，如果發(fā)電廠自動調頻的結果超過該數值，即未滿足電力生產最優(yōu)化的范圍，那么發(fā)電系統(tǒng)會自動調頻，直到達到電力生產最優(yōu)化的目的為止。

4 結語

中小型發(fā)電廠使用自動發(fā)電控制技術的時候，要合理地調節(jié)負荷、功率、頻率這三個重要的數值。如果能夠合理調節(jié)這三個參數，就能達到利用水資源高效生產電力的目的。未來我國將會加快中小型水電站的建設，做好自動發(fā)電控制技術的研究有非常重要的意義。

參考文獻

[1] 程抱貴.AGC及其在天生橋一級水力發(fā)電廠的應用[J].紅水河，2004，（2）.

[2] 張江濱.改進水輪發(fā)電機組甩負荷過程中調速器的控制性能[J].水利學報，2003，（3）.

[3] 王竹.水電站自動發(fā)電控制（AGC）技術功能及調試分析[J].四川水力發(fā)電，2002，（2）.

作者簡介：蘇力（1986-），男，湖南醴陵人，供職于湖南東江水力發(fā)電廠沙田水電站。

摘要：與大型的水電站相比，我國的中小型水電站自動發(fā)電控制技術還比較落后，如果不加強這方面的建設，那么中小型水電廠自動發(fā)電控制技術將無法滿足未來電力生產的要求。中小型水電廠使用自動發(fā)電控制技術時，要合理調節(jié)負荷、功率、頻率這三個重要的數值。文章對中小型水電廠自動發(fā)電控制技術進行了研究。

關鍵詞：中小型水電廠；自動發(fā)電控制技術；水力發(fā)電；水資源；電力生產

中圖分類號：TV736 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）30-0020-02

火力發(fā)電需要消耗大量的煤炭能源，而這些煤炭資源是無法再生的，而且使用火力發(fā)電會帶來環(huán)境污染的問題。相對的水力發(fā)電卻有低能耗、高環(huán)保的特點。如果國家興建大型的水電站，就要投資龐大的資金、需要很長的項目完成周期、對水資源的要求比較嚴格，這使國家不能輕易地興建大型水電站。而建設中小型水電站則無以上的局限，目前，我國農村有50%的電力由中小型水電站提供，我國還計劃進一步加快中小型水電站的建設。然而，與大型的水電站相比，我國的中小型水電站自動發(fā)電的控制技術還比較落后，如果不加強這方面的建設，那么中小型水電廠自動發(fā)電控制技術將無法滿足未來電力生產的要求，因此，做好中小型水電廠自動發(fā)電控制技術的研究工作有非常重要的意義。

1 中小型水電廠自動發(fā)電控制技術的目標

1.1 合理控制功率負荷

水電站發(fā)電時需要考慮整體的負荷，即生產的功率既不會給設備帶來太多的負擔，又能滿足對外的供電需求。通常水電站會控制基礎的負荷量，同時保留備用的容量。

1.3 控制水力發(fā)電周期

水力發(fā)電機在生產電力的時候，需要反復地生產電力，這就形成一個發(fā)電周期的問題。水力發(fā)電系統(tǒng)要使用調速器系統(tǒng)，達到控制水力發(fā)電周期，使電力的生產達到滿足功率負荷、優(yōu)化有功功率的目的。使用這種方式對水力生產進行調節(jié)，能使電力生產的結果優(yōu)化。

2 中小型水電廠自動發(fā)電控制技術的條件

2.1 制定合理的生產計劃

水力發(fā)電站與火力發(fā)電站的區(qū)別之一，即火力發(fā)電站只要擁有足夠的煤炭資源，即能保證電力生產的功率負荷，而水力發(fā)電站的功率負荷則與水力資源是否足夠有關，即水力發(fā)電站的功率負荷值不是恒定的。然而它也有一定的規(guī)律性，如果能夠根據每年電力生產的功率負荷進行分析，是可以做到合理調頻的。有時水力發(fā)電站的一次調頻不能滿足電力生產的需求，于是可能需要進行二次、三次調頻。

2.2 擁有足夠的備用容量

大量的備用功率對于電力生產來說是非常必要的，如果沒有足夠的備用功率，則無法有效地生產電力，有時因為中小型水電站備用容量不夠，無法生產電力，所以有時出現供電緊張，需要拉閘限電來調節(jié)。如何規(guī)劃電力的生產，為電力生產留有足夠的備用容量是水電廠電力生產不可忽視的環(huán)節(jié)。

2.3 優(yōu)化自動化調頻技術

中小型水電站目前以AGC的方式為電力生產調頻，讓電力的生產達到最優(yōu)。AGC可以調節(jié)每臺發(fā)電機組的功率，如果將每臺發(fā)電機組的調節(jié)分量送至電廠控制器，則它會自動控制有效功率。機組將自動控制的結果送至調節(jié)機組，糾正頻率的偏差。通過反復的調頻，最終能達到優(yōu)化電力生產的目的。圖1為中小型水電廠自動發(fā)電控制系統(tǒng)的示意圖，從調頻的控制過程中能看到，該系統(tǒng)中調節(jié)機組的調頻決策技術決定水電廠電力生產的效率。

3 中小型水電廠自動發(fā)電控制技術的流程

3.1 調節(jié)合理的負荷

水力發(fā)電站生產電力的負荷由水位決定，如果在水位充足的時候盡可能地發(fā)電，那么水電站就能生產出更多的電力。目前水電站可根據水電站水位的不同自動調節(jié)生產電力的負荷。而這個水位的參數由人工決定。比如人工設定完水位參數以后，水電廠的這水力足夠充足，那么它便以生產最多的電力為目標進行生產，如果水力不夠，則根據水位設定的參數自動調節(jié)負荷。使用這種方式能使水電站的負荷自動控制做到合理化。

3.2 功節(jié)合理的功率

優(yōu)化功率的控制就是讓電力系統(tǒng)盡可能地增加發(fā)動機功率，對它進行控制能夠提高水電廠的發(fā)電效益。目前中小型水電站可用瞬間負荷、日負荷、人工輸入負荷這三種方式讓它自動調節(jié)功率的輸出，日負荷的方式是水電站經常使用的調節(jié)方式。要使功率的調節(jié)變得合理，就要在全廠的總功率、合理的備用容量、水電廠的設備發(fā)電情況之間選取一個最優(yōu)的功率調節(jié)方案。使用這種方法自動調節(jié)水電站的功率，可以在耗水量最低的前提下，避開氣蝕振動區(qū)，不必讓水電站頻繁地開啟發(fā)電設備，使水電站的發(fā)電效率提高。

3.3 調節(jié)合理的頻率

水電站調頻是否得當，決定水電廠的額定負荷與優(yōu)化功率是否能夠實現。目前中小型發(fā)電廠使用自動調頻的方式調節(jié)頻率。這是指水電廠生產電力時，人工給予一個調頻偏差值，這個偏差值為負荷的上、下限值，功率最優(yōu)化的上、下限值。是能達到電力生產最優(yōu)化的數值，如果發(fā)電廠自動調頻的結果超過該數值，即未滿足電力生產最優(yōu)化的范圍，那么發(fā)電系統(tǒng)會自動調頻，直到達到電力生產最優(yōu)化的目的為止。

4 結語

中小型發(fā)電廠使用自動發(fā)電控制技術的時候，要合理地調節(jié)負荷、功率、頻率這三個重要的數值。如果能夠合理調節(jié)這三個參數，就能達到利用水資源高效生產電力的目的。未來我國將會加快中小型水電站的建設，做好自動發(fā)電控制技術的研究有非常重要的意義。

參考文獻

[1] 程抱貴.AGC及其在天生橋一級水力發(fā)電廠的應用[J].紅水河，2004，（2）.

[2] 張江濱.改進水輪發(fā)電機組甩負荷過程中調速器的控制性能[J].水利學報，2003，（3）.

[3] 王竹.水電站自動發(fā)電控制（AGC）技術功能及調試分析[J].四川水力發(fā)電，2002，（2）.

作者簡介：蘇力（1986-），男，湖南醴陵人，供職于湖南東江水力發(fā)電廠沙田水電站。

摘要：與大型的水電站相比，我國的中小型水電站自動發(fā)電控制技術還比較落后，如果不加強這方面的建設，那么中小型水電廠自動發(fā)電控制技術將無法滿足未來電力生產的要求。中小型水電廠使用自動發(fā)電控制技術時，要合理調節(jié)負荷、功率、頻率這三個重要的數值。文章對中小型水電廠自動發(fā)電控制技術進行了研究。

關鍵詞：中小型水電廠；自動發(fā)電控制技術；水力發(fā)電；水資源；電力生產

中圖分類號：TV736 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）30-0020-02

火力發(fā)電需要消耗大量的煤炭能源，而這些煤炭資源是無法再生的，而且使用火力發(fā)電會帶來環(huán)境污染的問題。相對的水力發(fā)電卻有低能耗、高環(huán)保的特點。如果國家興建大型的水電站，就要投資龐大的資金、需要很長的項目完成周期、對水資源的要求比較嚴格，這使國家不能輕易地興建大型水電站。而建設中小型水電站則無以上的局限，目前，我國農村有50%的電力由中小型水電站提供，我國還計劃進一步加快中小型水電站的建設。然而，與大型的水電站相比，我國的中小型水電站自動發(fā)電的控制技術還比較落后，如果不加強這方面的建設，那么中小型水電廠自動發(fā)電控制技術將無法滿足未來電力生產的要求，因此，做好中小型水電廠自動發(fā)電控制技術的研究工作有非常重要的意義。

1 中小型水電廠自動發(fā)電控制技術的目標

1.1 合理控制功率負荷

水電站發(fā)電時需要考慮整體的負荷，即生產的功率既不會給設備帶來太多的負擔，又能滿足對外的供電需求。通常水電站會控制基礎的負荷量，同時保留備用的容量。

1.3 控制水力發(fā)電周期

水力發(fā)電機在生產電力的時候，需要反復地生產電力，這就形成一個發(fā)電周期的問題。水力發(fā)電系統(tǒng)要使用調速器系統(tǒng)，達到控制水力發(fā)電周期，使電力的生產達到滿足功率負荷、優(yōu)化有功功率的目的。使用這種方式對水力生產進行調節(jié)，能使電力生產的結果優(yōu)化。

2 中小型水電廠自動發(fā)電控制技術的條件

2.1 制定合理的生產計劃

水力發(fā)電站與火力發(fā)電站的區(qū)別之一，即火力發(fā)電站只要擁有足夠的煤炭資源，即能保證電力生產的功率負荷，而水力發(fā)電站的功率負荷則與水力資源是否足夠有關，即水力發(fā)電站的功率負荷值不是恒定的。然而它也有一定的規(guī)律性，如果能夠根據每年電力生產的功率負荷進行分析，是可以做到合理調頻的。有時水力發(fā)電站的一次調頻不能滿足電力生產的需求，于是可能需要進行二次、三次調頻。

2.2 擁有足夠的備用容量

大量的備用功率對于電力生產來說是非常必要的，如果沒有足夠的備用功率，則無法有效地生產電力，有時因為中小型水電站備用容量不夠，無法生產電力，所以有時出現供電緊張，需要拉閘限電來調節(jié)。如何規(guī)劃電力的生產，為電力生產留有足夠的備用容量是水電廠電力生產不可忽視的環(huán)節(jié)。

2.3 優(yōu)化自動化調頻技術

中小型水電站目前以AGC的方式為電力生產調頻，讓電力的生產達到最優(yōu)。AGC可以調節(jié)每臺發(fā)電機組的功率，如果將每臺發(fā)電機組的調節(jié)分量送至電廠控制器，則它會自動控制有效功率。機組將自動控制的結果送至調節(jié)機組，糾正頻率的偏差。通過反復的調頻，最終能達到優(yōu)化電力生產的目的。圖1為中小型水電廠自動發(fā)電控制系統(tǒng)的示意圖，從調頻的控制過程中能看到，該系統(tǒng)中調節(jié)機組的調頻決策技術決定水電廠電力生產的效率。

3 中小型水電廠自動發(fā)電控制技術的流程

3.1 調節(jié)合理的負荷

水力發(fā)電站生產電力的負荷由水位決定，如果在水位充足的時候盡可能地發(fā)電，那么水電站就能生產出更多的電力。目前水電站可根據水電站水位的不同自動調節(jié)生產電力的負荷。而這個水位的參數由人工決定。比如人工設定完水位參數以后，水電廠的這水力足夠充足，那么它便以生產最多的電力為目標進行生產，如果水力不夠，則根據水位設定的參數自動調節(jié)負荷。使用這種方式能使水電站的負荷自動控制做到合理化。

3.2 功節(jié)合理的功率

優(yōu)化功率的控制就是讓電力系統(tǒng)盡可能地增加發(fā)動機功率，對它進行控制能夠提高水電廠的發(fā)電效益。目前中小型水電站可用瞬間負荷、日負荷、人工輸入負荷這三種方式讓它自動調節(jié)功率的輸出，日負荷的方式是水電站經常使用的調節(jié)方式。要使功率的調節(jié)變得合理，就要在全廠的總功率、合理的備用容量、水電廠的設備發(fā)電情況之間選取一個最優(yōu)的功率調節(jié)方案。使用這種方法自動調節(jié)水電站的功率，可以在耗水量最低的前提下，避開氣蝕振動區(qū)，不必讓水電站頻繁地開啟發(fā)電設備，使水電站的發(fā)電效率提高。

3.3 調節(jié)合理的頻率

水電站調頻是否得當，決定水電廠的額定負荷與優(yōu)化功率是否能夠實現。目前中小型發(fā)電廠使用自動調頻的方式調節(jié)頻率。這是指水電廠生產電力時，人工給予一個調頻偏差值，這個偏差值為負荷的上、下限值，功率最優(yōu)化的上、下限值。是能達到電力生產最優(yōu)化的數值，如果發(fā)電廠自動調頻的結果超過該數值，即未滿足電力生產最優(yōu)化的范圍，那么發(fā)電系統(tǒng)會自動調頻，直到達到電力生產最優(yōu)化的目的為止。

4 結語

中小型發(fā)電廠使用自動發(fā)電控制技術的時候，要合理地調節(jié)負荷、功率、頻率這三個重要的數值。如果能夠合理調節(jié)這三個參數，就能達到利用水資源高效生產電力的目的。未來我國將會加快中小型水電站的建設，做好自動發(fā)電控制技術的研究有非常重要的意義。

參考文獻

[1] 程抱貴.AGC及其在天生橋一級水力發(fā)電廠的應用[J].紅水河，2004，（2）.

[2] 張江濱.改進水輪發(fā)電機組甩負荷過程中調速器的控制性能[J].水利學報，2003，（3）.

[3] 王竹.水電站自動發(fā)電控制（AGC）技術功能及調試分析[J].四川水力發(fā)電，2002，（2）.

作者簡介：蘇力（1986-），男，湖南醴陵人，供職于湖南東江水力發(fā)電廠沙田水電站。