南方區(qū)域統(tǒng)一調(diào)頻市場下廣東中調(diào)自動(dòng)發(fā)電控制網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制方法研究

文/周巍

0 前言

隨著廣東省電網(wǎng)的調(diào)頻輔助服務(wù)市場逐步擴(kuò)充至南方電網(wǎng)市場區(qū)域后，全網(wǎng)的頻率由原來的“分區(qū)平衡，獨(dú)立控制”轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭W(wǎng)統(tǒng)一調(diào)頻”，頻率實(shí)時(shí)控制涉及到所有參與調(diào)頻市場的控制區(qū)和機(jī)組，因此需要所有控制區(qū)的自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）進(jìn)行實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制，以保證電網(wǎng)頻率安全穩(wěn)定及調(diào)頻輔助服務(wù)市場的正常運(yùn)行。本文將對(duì)南方電網(wǎng)區(qū)域統(tǒng)一調(diào)頻市場及廣東中調(diào)AGC網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制方法進(jìn)行解析。

1 南方電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū)及調(diào)頻市場

當(dāng)前，南方電網(wǎng)調(diào)頻控制范圍分為統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū)以及貴州、海南、云南等非統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū)，如圖1所示。其中，南方電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū)由廣東省內(nèi)總調(diào)調(diào)管電廠（橋口電廠、鯉魚江電廠、陽西電廠、調(diào)順電廠、烏石灣電廠、博賀電廠），廣東、廣西、深圳中調(diào)調(diào)管電廠，以及南網(wǎng)總調(diào)調(diào)管“點(diǎn)對(duì)網(wǎng)”向廣東送電的電廠（天一電廠、天二電廠、龍灘電廠）共同組成，采用基于網(wǎng)省協(xié)調(diào)交互的 AGC 控制策略，統(tǒng)一響應(yīng)同一個(gè)控制偏差。各頻率控制區(qū)相關(guān)調(diào)度機(jī)構(gòu)按如下原則設(shè)置 AGC 控制模式：

（1）統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū)采用基于網(wǎng)省協(xié)調(diào)交互的定系統(tǒng)頻率控制模式（CFFC），由廣東中調(diào)承擔(dān)南方電網(wǎng)中東部主網(wǎng)的主調(diào)頻任務(wù)；

（2）位于南方電網(wǎng)中東部主網(wǎng)的非統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū)采用聯(lián)絡(luò)線和頻率偏差控制（TBC）模式；

（3）云南頻率控制區(qū)采用恒定頻率控制（FFC）模式。

圖1 南方電網(wǎng)調(diào)頻控制區(qū)

2020年目標(biāo)將廣西接入統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū)，后續(xù)根據(jù)南方區(qū)域調(diào)頻輔助服務(wù)市場建設(shè)情況，擇機(jī)將廣西區(qū)域電廠納入南方區(qū)域統(tǒng)一調(diào)頻輔助服務(wù)市場。共分兩個(gè)階段：

（1）廣西接入統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū)。本階段的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，總調(diào)廣東區(qū)AGC、廣東中調(diào)AGC、廣州中調(diào)AGC和深圳中調(diào)AGC組成協(xié)調(diào)廣東區(qū)，此區(qū)域各AGC接入統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū)，按照調(diào)頻市場的出清結(jié)果確定其分?jǐn)傁禂?shù)；總調(diào)廣西區(qū)AGC和廣西中調(diào)AGC組成協(xié)調(diào)廣西區(qū)，接入統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū)，其分?jǐn)傁禂?shù)由調(diào)度機(jī)構(gòu)設(shè)定。統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū)中協(xié)調(diào)廣東和協(xié)調(diào)廣西控制區(qū)的調(diào)頻備用容量出清限值要求如表1所示。

圖2 廣西加入調(diào)頻市場前的統(tǒng)一調(diào)頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

表1 統(tǒng)一調(diào)頻控制區(qū)中協(xié)調(diào)廣東和廣西控制區(qū)分的攤系數(shù)

（2）廣西加入南方區(qū)域調(diào)頻輔助服務(wù)市場。本階段的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示，各級(jí)AGC收到的出清結(jié)果由部署在南方電網(wǎng)總調(diào)的南方區(qū)域調(diào)頻市場技術(shù)支持系統(tǒng)形成，分?jǐn)傁禂?shù)由調(diào)頻市場系統(tǒng)根據(jù)出清結(jié)果自動(dòng)生成，各級(jí)調(diào)度按照出清結(jié)果自動(dòng)切換對(duì)應(yīng)調(diào)管電廠的調(diào)頻控制模式。

從以上兩階段可看出廣西加入南方區(qū)域統(tǒng)一市場前后的主要變化：

（1）調(diào)頻市場系統(tǒng)在加入廣西后的規(guī)模擴(kuò)大并更名為南方區(qū)域調(diào)頻市場系統(tǒng)；

（2）協(xié)調(diào)廣東區(qū)和協(xié)調(diào)廣西區(qū)統(tǒng)一融合為廣東AGC、廣西AGC、廣州AGC及深圳AGC。

圖3 廣西加入調(diào)頻市場后的統(tǒng)一調(diào)頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

而總調(diào)統(tǒng)一調(diào)頻控制（UFC）在響應(yīng)區(qū)域控制誤差（ACE）及執(zhí)行調(diào)頻市場出清結(jié)果并下發(fā)給各中調(diào)AGC的策略與以前并無變化。

2 AGC網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

南方區(qū)域全網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)頻需要網(wǎng)省之間的AGC實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制，涉及到所有參與調(diào)頻市場的控制區(qū)和機(jī)組，以保證電網(wǎng)頻率安全穩(wěn)定及調(diào)頻輔助服務(wù)市場的正常運(yùn)行。適用南方區(qū)域統(tǒng)一調(diào)頻市場下的自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)，主要包括AGC機(jī)組控制性能指標(biāo)和調(diào)頻貢獻(xiàn)統(tǒng)一計(jì)算功能、調(diào)頻市場與AGC閉環(huán)控制功能，以及總調(diào)-中調(diào)兩級(jí)調(diào)度間AGC協(xié)同控制功能。其整體架構(gòu)如圖4所示。

圖4 南方區(qū)域電網(wǎng)網(wǎng)省協(xié)調(diào)AGC整體架構(gòu)

在廣東運(yùn)行控制系統(tǒng)（OCS）<—AGC<—網(wǎng)省協(xié)調(diào)FFC監(jiān)視，該模塊主要包括網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制參數(shù)表（以下簡稱“表”）及網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制監(jiān)視流程圖。在網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制FFC階段，廣東中調(diào)、南網(wǎng)總調(diào)、廣州調(diào)度與深圳中調(diào)控制模式都切換為FFC，廣東AGC目前生效的調(diào)控參數(shù)即表中FFC參數(shù)；若網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制模式出現(xiàn)異常，廣東中調(diào)可切換回原有TBC控制模式的控制邏輯，即表中非FFC參數(shù)。

網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制監(jiān)視流程圖（見圖5）參數(shù)釋義：

（1）計(jì)劃頻率：指廣東OCS中設(shè)置的目標(biāo)頻率。

（2）電網(wǎng)濾波頻率：指從電力系統(tǒng)中采集到經(jīng)過濾波處理后的頻率值。

（3）頻偏系數(shù)B（MW/0.1Hz）：與系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)荷特性、機(jī)組調(diào)速器的性能等因素有關(guān)，在目前的控制系統(tǒng)中均以常數(shù)出現(xiàn)，F(xiàn)FC控制模式下取650MW/0.1Hz。

圖5 電網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制監(jiān)視流程

（4）計(jì)劃交換：指聯(lián)絡(luò)線即西電功率的計(jì)劃值，量側(cè)交換指實(shí)采得到的西電功率值。若廣東AGC處于TBC模式時(shí)，此處開關(guān)是在打開狀態(tài)，即廣東計(jì)算本地ACE時(shí)不考慮此參數(shù)。

（5）遙測ACE：即總調(diào)測量得到的ACE。在運(yùn)行區(qū)域判斷時(shí)采用的是本地控制ACE，所以此處開關(guān)是打開狀態(tài)，即不采取該參數(shù)。

（6）本地控制ACE：各中調(diào)計(jì)算出的ACE，用以判斷機(jī)組所屬控制區(qū)。

（7）最終控制ACE：在網(wǎng)省協(xié)調(diào)FFC模式下，最終控制ACE取經(jīng)濾波后的網(wǎng)調(diào)控制ACE。在網(wǎng)省協(xié)調(diào)TBC模式下，最終控制ACE取本地控制ACE與中標(biāo)占比之積。

（8）未調(diào)節(jié)量：參與調(diào)頻機(jī)組正在執(zhí)行的、還未完成的調(diào)節(jié)量加總。各中調(diào)AGC根據(jù)調(diào)頻電廠實(shí)時(shí)執(zhí)行情況，實(shí)時(shí)上送未調(diào)節(jié)量。

（9）比例增益：不同運(yùn)行區(qū)域下對(duì)應(yīng)的比例增益系數(shù)不同。

（10）積分增益：不同運(yùn)行區(qū)域下對(duì)應(yīng)的積分增益系數(shù)不同。

（11）ARR：各中調(diào)需要執(zhí)行的調(diào)頻需求量。

3 網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制模式下的ACE分配方式及ARR計(jì)算

網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制FFC模式下，各中調(diào)利用各自系統(tǒng)的計(jì)算ACE進(jìn)行控制區(qū)域判斷，使用網(wǎng)調(diào)下發(fā)的網(wǎng)調(diào)控制ACE進(jìn)行比例及積分計(jì)算得到區(qū)域調(diào)節(jié)需求（ARR），最后將調(diào)節(jié)量按比例發(fā)送給調(diào)頻中標(biāo)的機(jī)組。

首先，各中調(diào)根據(jù)采集到的頻率偏差計(jì)算出本地ACE，用以判斷AGC所處調(diào)節(jié)區(qū)，在正常區(qū)區(qū)域調(diào)節(jié)需求按照調(diào)節(jié)容量分配到機(jī)組，在次緊急區(qū)、緊急區(qū)區(qū)域調(diào)節(jié)需求按照調(diào)節(jié)速率分配到機(jī)組。區(qū)域劃分如圖6所示。

圖6 網(wǎng)省協(xié)調(diào)AGC控制區(qū)域劃分

其次，在網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制FFC模式下，用總調(diào)下發(fā)的網(wǎng)調(diào)控制ACE進(jìn)行濾波得到最終控制ACE。在網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制TBC模式下，根據(jù)各中調(diào)調(diào)管調(diào)頻機(jī)組中標(biāo)容量占比βi，計(jì)算得出某個(gè)調(diào)度的最終控制ACE為

第三，根據(jù)最終控制ACE，考慮受控電廠正在調(diào)節(jié)的部分，采用PI調(diào)節(jié)，各自計(jì)算區(qū)域總調(diào)節(jié)量：

其中： 為不同運(yùn)行區(qū)域下對(duì)應(yīng)的比例增益系數(shù)； 為協(xié)調(diào)控制下積分增益系數(shù)。ACE最終控制為經(jīng)濾波后的網(wǎng)調(diào)下發(fā)ACE，簡而言之即ARR=比例分量+積分分量-未調(diào)節(jié)量。如圖7所示。

第四，根據(jù)當(dāng)前基點(diǎn)功率，AGC應(yīng)按照每臺(tái)中標(biāo)機(jī)組可調(diào)容量大小比例將ARR分配給中標(biāo)發(fā)電單元，中標(biāo)發(fā)電單元切換為帶寬AUTOR模式，其中帶寬為中標(biāo)容量。未中標(biāo)發(fā)電單元切換為SCHEO模式，并逐步返回計(jì)劃值，避免因發(fā)電單元控制模式整體切換產(chǎn)生頻率波動(dòng)。

圖7 電網(wǎng)ACE分配及ARR計(jì)算流程

第五，在網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制FFC模式下，當(dāng)控制區(qū)處于次緊急或者緊急控制區(qū)時(shí)，如果網(wǎng)調(diào)下發(fā)控制ACE與頻率反向，則抑制調(diào)節(jié)，不下發(fā)新的控制指令。

4 結(jié)語

通過合并廣東、廣西調(diào)頻控制區(qū)，開展區(qū)域調(diào)頻市場運(yùn)行，可以有效提升南方電網(wǎng)區(qū)域調(diào)頻性能，AGC網(wǎng)省協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)通過采集頻率變化自動(dòng)分配ACE至控制區(qū)里面的機(jī)組，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)找到市場運(yùn)作和調(diào)頻安全控制的最優(yōu)解，為下一步南方區(qū)域現(xiàn)貨電能量市場運(yùn)行打下基礎(chǔ)。