淺析水電站調整負荷時不合格電量的產生與控制

盧彥林，任良均

(毛爾蓋水電有限公司、阿壩水電開發(fā)有限公司，四川阿壩 623504)

淺析水電站調整負荷時不合格電量的產生與控制

盧彥林，任良均

(毛爾蓋水電有限公司、阿壩水電開發(fā)有限公司，四川阿壩 623504)

實踐證明:通過巧妙改變負荷升降速率，在調整電廠負荷時，電廠實際執(zhí)行電量更加接近于調度計算電量，大大減少了日發(fā)電偏差不合格電量的產生，從而提升了電廠運行管理水平和經濟效益。

不合格電量;產生原因;考核辦法;措施;注意事項

1 概述

不合格電量是反應電廠是否嚴格按照調度下達的日發(fā)電計劃曲線或負荷指令執(zhí)行的一個重要指標。近年來，隨著電網規(guī)模越來越大，對電能質量要求越來越高，為規(guī)范電力調度行為，提高電廠運行管理水平，華中電監(jiān)局出臺《華中區(qū)域并網發(fā)電廠輔助服務管理實施細則》和《華中區(qū)域發(fā)電廠并網運行管理實施細則》，對不合格電量管理提出了嚴格的要求。

2 不合格電量定義及產生原因

不合格電量是指電廠上網有功負荷偏離調度計劃曲線或負荷指令±2%以外的上網電量。

在電力生產中，產生不合格電量的因素很多，有調令執(zhí)行錯誤、未按要求調整負荷等人為原因，有機組或調速器故障停運、電能量采集裝置(TMR)故障等設備原因。根據對不合格電量的統(tǒng)計分析，90%以上的不合格電量是產生在升降負荷的過程中。

3 四川電網不合格電量結算考核辦法

四川電網所有統(tǒng)調電廠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在升降負荷時的電量，并與電廠實際執(zhí)行電量進行比較，偏離調度計算電量±2%以外的電量為不合格電量。不合格電量考核數據來源于各電廠電能量采集裝置，數據采樣頻率為1分鐘，5分鐘為一個考核結算點，即5分鐘內的積分電量不得偏離其±2%，否則記為不合格電量。

4 調整負荷時生產不合格電量的原因分析

4．1四川電網調度計算電量

為了便于分析，本文以毛爾蓋水電站為例進行計算分析，毛爾蓋水電站裝機容量420MW，機組固有爬坡率是60MW/min，在調度備案負荷升降速率為60MW/min。某日調度計劃曲線為0∶15負荷是0MW，0∶20負荷是420MW，為方便計算，本文以升負荷為例進行計算，降負荷同理，在此不再贅述。

按照計劃，毛爾蓋水電站從0∶20開始按照60MW/min速率升負荷，直至達到420MW，表1為升負荷過程。

單位:MW、MWh

表1 調度計算升負荷過程表

通過對表1升負荷過程數據分析后得知，在負荷升降過程中的負荷總量按以下公式計算

式中 k為調度備案負荷升降速率，單位為MW/分鐘;t為機組升降至規(guī)定負荷需的時間，單位為分鐘;P為升降負荷時的初始值;S為開始升降負荷至規(guī)定負荷時的負荷總量。

4．2 電廠實際執(zhí)行電量

式中各字母的含義同式(1)。

4．3 電量偏差比較與分析

從式(1)和式(2)比較可以看出，調度計算電量與電廠實際執(zhí)行電量差(升負荷時k為正，降負荷時為負)，若將該負荷用坐標軸加以描繪，如圖1所示，階梯形折線a、直線d及時間軸所包羅的陰影部分面積為調度計算電量，而斜線b、直線d及時間軸所包羅的陰影部分面積為按速率k執(zhí)行所產生的實際電量。而雙陰影部分即為兩者之間的偏差電量。結合表1可知0∶21～0∶25調度計算電量是1．5kWh，允許波動范圍是1．47～1．53kWh，實際執(zhí)行的電量是1．25kWh，產生不合格電量0．22kWh;0∶26～0∶30調度計算電量是3．4kWh，允許波動范圍是3．332～3．468 kWh，實際執(zhí)行的電量是3．3kWh，產生不合格電量0．032kWh。

由于電廠機組爬坡率的存在，機組在升降負荷過程中，負荷不可能在瞬間達到設定值，而是以斜率為k的爬坡率增加。因此實際負荷升降過程的負荷總量按以下公式計算

圖1

從以上分析可以看出，調度計算電量是在單位分鐘內對計劃負荷的積分電量，實際執(zhí)行電量是在單位分鐘內對爬坡過程的積分電量，計劃負荷是一個常數，而爬坡過程是斜率為k的斜線，即使排除其他負荷波動因素，機組在升降負荷時，均會產生超欠電量t，若在5分鐘以內，該差值偏離調度計算電量的±2%，就會產生不合格電量。因此，調度計算電量和實際執(zhí)行電量兩者計算存在的差別，是造成升降負荷中產生不合格電量的主要原因。

5 修改負荷調整速率控制不合格電量措施

5．1 降低升降負荷速率控制不合格電量

圖2

以日計劃曲線為0∶15負荷0MW，0∶20負荷300MW為例，將此過程用坐標軸加以描述，如圖2所示。圖2中階梯形折線a、直線d及時間軸所包羅的陰影部分面積為調度計算電量;折線b、直線d及時間軸所包羅的陰影部分面積為實際執(zhí)行電量;每分鐘實際執(zhí)行電量要比調度機構的計算電量少圖2中雙陰影三角形c的面積，即

5．2 放大升降負荷速率控制不合格電量

式中 k為調度備案負荷升降速率，k1為實際執(zhí)行時負荷升降速率，單位為MW/分鐘，t為機組升降至規(guī)定負荷需的時間，單位為分鐘，P為升降負

考慮到不合格電量5分鐘為一個考核結算點，取t=5可得

式(5)表明，當實際升降負荷速率等于調度備案負荷升降速率的1．2倍時，調度計算電量與實際執(zhí)行電量完全相等，徹底消除升降負荷時不合格電量的產生。

以毛爾蓋日計劃曲線為0∶15負荷60MW，0∶20負荷200MW為例。0∶20本應該按照調度備案升降速率30MW/min調整負荷，但在實際調整時按36MW/min來調整。圖3所示階梯形折線a、直線d及時間軸所包羅的陰影部分面積為調度計算電量;折線b、直線d及時間軸所包羅的陰影部分面積為實際執(zhí)行電量，在整個升降負荷過程中，超發(fā)部分電量e正好彌補欠發(fā)部分電量c，消除升降負荷時不合格電量的產生。荷時的初始值，將式(3)進行化解得

圖3

6 修改負荷升降速率注意事項

(1)從調度以5min為一個考核結算點出來講，負荷升降速率越小，則產生的不合格電量越少，但負荷升降速率并不是越小越好，而是要在15min內將全廠負荷從零調整到額定值為宜。

(2)在放大升降負荷速率時，若實際升降負荷速率小于機組固有爬坡率，在下一個5min開始，應以調度備案升降速率在該點的負荷值為初始值進行升降。

(3)在調整電廠負荷時，由于調速器、通訊設備存在一定的響應時間，可結合電站本身設備實際，在調整時可以提前3～5s。

7 結 語

本文深入剖析了四川電網對日發(fā)電偏差不合格電量的考核規(guī)則，通過對水電站負荷調整過程的計算分析，找出了水電站在調整負荷時產生日發(fā)電偏差不合格電量的原因所在，提出了改變負荷升降速率以達到減少日發(fā)電偏差不合格電量的目的。實踐證明:通過巧妙改變負荷升降速率，在調整電廠負荷時，電廠實際執(zhí)行電量更加接近于調度計算電量，大大減少了日發(fā)電偏差不合格電量的產生，從而提升了電廠運行管理水平和經濟效益。

(責任編輯:卓政昌)

水電站安全與反恐怖防范設計報告通過評估

日前，水規(guī)總院組織召開了金沙江中游梨園、阿海、魯地拉水電站和四川雅礱江官地水電站反恐怖安全防范系統(tǒng)專題設計報告評估會，基本同意專題報告的主要內容。梨園、阿海、魯地拉水電站分別為《金沙江中游河段水電規(guī)劃報告》推薦的"一庫八級"開發(fā)方案的第三、第四、第七個梯級，均為一等大(I)型工程。本次水電站反恐怖安全防范系統(tǒng)專題設計報告評估，對我國大型水電工程反恐怖安全防范系統(tǒng)設計具有示范作用，通過本次評估會，可以很好地指導下階段水電站在反恐怖安全防范系統(tǒng)招標和實施過程，對項目的具體實施有較大的推動作用。

去年全國發(fā)電量同比增加增量集中在水電

國家統(tǒng)計局數據顯示，2014年全國發(fā)電量為54320億千瓦時，同比上升5．09%。增量幾乎全部來自于水電，水力發(fā)電為9442億千瓦時，同比增長24．61%;火力發(fā)電41851億千瓦時，同比微漲0．17%，基本與2013年持平。根據中電聯數據，2014年1至11月超過百萬千瓦裝機容量的水電站建成情況，四川共有裝機容量達683萬千瓦的水電站投產;而云南的新增水電裝機容量超800萬千瓦。兼之錦屏水電站840萬千瓦裝機容量在年底投產，使得水電發(fā)展迅速。因2014年下半年為豐水年，14年6月至10月，水電占比在19．1%－25．2%，高出13年任何一個月的占比數。

TV7;TM714;O657．12

B

1001-2184(2015)01-0113-03

盧彥林(1981-)，男，甘肅武威人，畢業(yè)于四川大學電氣工程及其自動化專業(yè)，工程師，毛爾蓋水電有限公司生產部副主任，從事水電站的生產管理;

任良均(1982-)，男，四川南充人，畢業(yè)于西華大學電氣工程及其自動化專業(yè)，助理工程師，阿壩水電開發(fā)有限公司生產部任運行管理工程師，從事水電站水電站運行管理工作．

2015-01-05