AGC机组辅助服务考核与补偿评估方法

龚陈雄， 姚建刚， 杨先贵， 李 伟， 汪红波， 田 雄， 卜虎正

(1.湖南大学电气与信息工程学院， 长沙 410082； 2.湖北省电力公司， 武汉 430050；3.湖南湖大华龙电气与信息技术有限公司， 长沙 410082)

AGC机组辅助服务考核与补偿评估方法

龚陈雄1， 姚建刚1， 杨先贵2， 李 伟2， 汪红波2， 田 雄3， 卜虎正3

(1.湖南大学电气与信息工程学院， 长沙 410082； 2.湖北省电力公司， 武汉 430050；3.湖南湖大华龙电气与信息技术有限公司， 长沙 410082)

为了客观公正地评价机组提供的自动发电控制(AGC)辅助服务，介绍了可用率、投运率、调节速率、调节精度、调节贡献量等确定性指标的相关概念与计算方法。在调节贡献量的计算方面，提出了综合界定法，该方法对AGC机组的每一次调节过程进行调节性能的评定，并对性能达标的调节进行AGC贡献量的计算，通过实测数据与性能评估法的比较，表明综合界定法对机组AGC调节贡献量的评价更加准确、合理。

性能指标； 辅助服务； 考核； 补偿； 综合界定法

辅助服务是保障电力系统安全稳定运行和电能供应质量必不可少的一种服务，是指除正常电能生产外并网发电厂所提供的频率控制、备用容量、无功支持、黑启动等服务[1]。AGC作为一种重要的辅助服务，其主要功能是在电力负荷随机变化时调整发电出力，从而实现以下功能：①维持电力系统的频率在允许的范围内；②维持和控制联络线上的交换功率在一定的范围内；③分配发电出力，使每个电源最经济地带负荷[2]。

为了保障电力系统安全、优质、经济运行，规范辅助服务管理，促进电力工业健康发展，华中电监会依据国家有关法律法规，制定了《华中区域并网发电厂辅助服务管理实施细则(试行)》和《华中区域发电厂并网运行管理规定实施细则(试行)》两个细则[3，4]。随后湖北省电力公司依据这两个细则开发出了一套“并网发电辅助服务运行管理支持系统”，以下简称“两则系统”[5]。《华中区域并网发电厂辅助服务管理实施细则(试行)》在第十五条中规定：“对并网发电机组提供AGC服务的考核内容，包括：AGC机组的可用率、调节容量、调节速率、调节精度和响应时间进行考核”。 就如何定量地界定AGC机组对电网做的贡献，对提供AGC服务的机组进行合理的考核和补偿，文献[6]提出了将机组调节效能划分为三个效能系数：调节容量、调节速率和调节偏差，通过这三个效能系数来量化计算机组的AGC贡献。文献[7]提出了调节电量评估法对机组提供的AGC服务进行界定，实施补偿。文献[8]介绍了可用率、投运率、调节方向合格率、调节精度合格率、综合投运率等确定性指标，并用这些性能指标对AGC机组提供的辅助服务进行评价。文献[9]提出了结合机组实际运行过程实时获取调节速率及精度的计算方法。文献[10]提出一种基于CPS标准的自动发电控制机组的考核方法。

本文认为对AGC机组性能指标的评价主要考虑如下因素：①可用率；②投运率；③调节速率，包括升出力调节速率和降调节速率；④调节上、下限；⑤调节精度；⑥调节贡献量。通过①、②、③、④、⑤项，对AGC机组实施考核；通过⑥项，对AGC机组实施相应的补偿。

1 EMS可采集数据及说明

“两则系统”中AGC调节记录来源于能量管理系统EMS(energy management system)数据库，现在将“两则系统”中采集到的数据做如下的说明。

AGC可控时间：在EMS中记录每个时刻AGC是否可投的状态，为1代表可控，为0代表不可控。通过统计EMS中机组AGC状态可控的总时间即为AGC可控时间。

AGC是否投运：在EMS中记录每个时刻AGC是否投运状态，为1代表投运，为0代表未投运。通过统计EMS中机组AGC状态投运的总时间即为AGC投运时间。

机组并网时间：通过统计机组上网开关状态，获取机组并网时间。

免考核时间：AGC应投而未投，但是有免责理由，如自动化、通信系统故障等非机组自身原因造成的AGC无法投运时间。

考核时间：机组并网时间与免考核时间之差。

2 性能指标及定义

2.1 投运率

机组AGC投运率是指机组AGC投运时间占考核时间的百分比，即

(1)

投运率是考核机组AGC响应电网调度指令的一个重要参数指标。

2.2 可用率

机组AGC可用率是指机组AGC可控时间占考核时间的百分比，即

(2)

可用率体现的是机组AGC可被调用能力的性能指标。

2.3AGC开始动作门槛值(调节动作死区)e1

e1即AGC开始动作的最低限值，机组收到的AGC调节指令值与机组当前出力值之差只有越过这个死区后，机组AGC才开始动作。这个值是由电厂设定，并上报调度，调度负责测试核准。

2.4AGC结束动作门槛值(调节到位死区)e2

e2即AGC结束动作的最低限值，机组收到的AGC调节指令值与机组当前出力值之差小于这个死区值后，机组AGC结束动作。这个值是由电厂设定，并上报调度，调度负责测试核准。

2.5 调节过程

对每台机组(或电厂)，设收到的AGC指令为z，出力为P，AGC开始动作门槛值e1，AGC结束动作门槛值e2，则

升功率调节过程定义为：当z-P≥e1计升功率调节过程开始时间t1，初始功率P0，直到0≤P-z≤e2计升功率调节过程结束时间t2，调节结束功率P1。

降功率调节过程定义为：当P-z≥e1计降功率调节过程开始时间t1，初始功率P0，直到0≤z-P≤e2计降功率调节过程结束时间t2，调节结束功率P2。

2.6 调节精度

机组AGC调节精度m也即是机组出力在调节到位区e2内的波动量，其表征的是机组AGC跟踪曲线的精确性。这是属于机组的基本参数，由电厂上报，调度部门负责测试核准，最终用于考核[9]。

2.7 机组调节速率

2.8AGC贡献量

电网通常采用机组性能法评估AGC的调节贡献量，这种方法的主要思想是用AGC的主要性能指标(功率调节容量、调节速率)与AGC机组的运行时间合成一个综合指数，作为评价机组调节贡献的依据[7]。本文通过分析比较，发现机组调节能力与调节贡献是两个相关又不同的概念，但可依靠这两个概念来共同界定机组提供的AGC服务贡献的方法——综合界定法。通过在“两则系统”中的应用表明，综合界定法能够更加准确、快速、合理地评价机组的实际调节贡献。

如图1所示的t1到t5就是一个完整的AGC调节过程，图中阴影部分就是机组在这个调节过程中的AGC贡献量。

图1 AGC调节过程曲线

3 性能评估法模型

自动发电控制系统主要是针对随机性较强的功率进行调整，因此要求参与AGC调节的机组具有较大的功率调节范围、较快的调节速率等，而这些性能指标与整个系统的调节品质密切相关，所以备受关注。功率调节范围是指正常情况下AGC机组受控期间所能达到的最大负荷和最小负荷的差值。

采用性能评估法定量评估某一AGC机组 的调节贡献，其函数可表示为

(3)

式中：Fagc为机组i提供的辅助服务总量；Ci_j为机组i申报的功率调节范围；Vti_j为统计时段内机组的平均调节速率；Ti_j为统计时段内机组的受控时间；N为机组iAGC功能投入的总段数。

为实现AGC的运行目标，电网调度部门需对自己调度管理的电网进行定性及定量测试，合理选定系统需求的AGC调节容量及调节速率，并根据AGC机组的性能选定部分机组参与自动发电控制。因此，目前国内很多网(省)调采用机组性能法评估AGC机组的调节贡献，这种AGC机组调节辅助服务评估计费方法是一种用性能代表贡献的方法。

4 综合界定法

机组的AGC调节是一个完整的过程。综合界定法的核心思想就是，先考核每个AGC的调节过程是否合格，对那些合格的调节过程进行调节电量的计算，从而得到机组的AGC调节贡献量，最终“两则系统”对这个贡献量进行补偿。本文引出两个基本概念：有效调节过程AGC贡献量，是指AGC调节过程满足发电机组调节性能规定，机组出力与AGC指令差对时间的积分，体现了合格调节过程机组的实际调节贡献，在“两则系统”中要给予补偿的；无效调节过程AGC贡献量，是指AGC调节过程不满足发电机调节性能规定，机组出力与AGC指令差对时间的积分，体现不合格调节过程中机组的实际贡献量，“两则系统”中不予补偿。

有效调节过程AGC贡献量统计如下。

AGC机组从投入远方控制到退出控制的每个时段(如一小时)内，根据机组实时出力与AGC设点值结合机组动作死区判断，可以得到多个机组的调节过程。通过对这些调节过程中，机组调节性能的判断，对调节性能满足要求的调节过程进行AGC贡献量的计算，计算方法为

(4)

式中：Fagc,i为第i台机组在统计时段内的AGC贡献量；z为AGC设点值；P为机组出力响应值；Tj为机组第j个调节过程的调节时间；N为统计时段内机组AGC完整调节过程次数；Kj反映机组AGC调节是否满足要求的系数，当机组的调节过程满足下列三个条件时，Kj为1，否则，Kj为0。

条件1为

Pmin≤P≤Pmax

(5)

式中：Pmin为机组调节下限；Pmax为机组调节上限。满足这个条件表明机组的AGC调节是在规定的范围之内的，是有效的。

条件2为

v≥vmin

(6)

式中，vmin为机组的最小调节速度。如果满足这个条件表明机组的AGC调节在速度上是满足规定的响应需求的。

条件3为

m≤mmin

(7)

式中，mmin为机组的调节精度要求。如果满足这个条件表明机组的AGC调节在精度上能满足规定的调节要求。

机组各性能参数要求详见表1。

表1 火电机组AGC调节性能要求

注：表中%是指机组调节容量占机组容量的百分比。

5 实例比较

通过“两则系统”采集到的机组AGC实测数据，分别采用上述两种(性能评估法，综合界定法)评估AGC机组辅助服务，通过比较发现两种方法的评估结果存在一定的差异。性能评估法只用机组AGC参数进行贡献量的计算而没考虑到机组上报参数与机组实际参数的偏差，这样无疑就加大了AGC补偿的容量。

表2 AGC机组速率与调节电量(同一机组不同调节过程)

实际生产中，由于AGC动作门槛值的存在，各机组投入运行的时段不会总是一致的，性能评估法在所有时段均采用机组调节速度核定其调节贡献有失公允。

表3 AGC机组速率与调节电量(不同机组相同统计时段)

从这组数据可以看出，在相同的统计时段内，各机组AGC的有效调节过程是不一样的，机组参与AGC调节的有效时段数越多，AGC贡献量就越大。而性能评估法算出的贡献量大都扩大了机组实际贡献量的值。通过综合界定法，机组想要获取更大的AGC贡献量，就必须上报真实的机组调节性能指标，同时提高机组的AGC调节性能参数，这将有利于提高电网中AGC的管理运行水平。

6 结论

(1)自动发电控制系统在不同的时段承担的调节任务是不确定的，AGC机组的功率调整量与时段有关。性能评估法不能正确处理这个因素，其结果的正确性必将受到影响，而综合界定法完全不受该因素的影响，在任何时段能正确地给出机组的实际调节贡献量。

(2)AGC机组在不同的时段内，实际使用的功率调节容量会相差很大，性能评估利用申报调节容量过分地夸大了机组的调节贡献，这不能体现机组在每个调节过程中的实际贡献。

(3)机组的调节性能与调节贡献是两个既相互联系又有本质区别的概念。调节性能反映的是机组参与AGC控制时所具有的调节能力，而综合界定法中确定的调节电量是机组参与AGC控制时实际提供的有效调节过程功率调节量的累计，客观真实地反映了实际提供的功率调节量的累计，它客观真实地反映了机组在AGC功率调节中做出的贡献，是评估机组辅助服务的最佳手段。

(4)综合界定法采用调节性能与有效调节贡献量对机组的AGC做出评价，机组想要获取更大的补偿，就必须客观真实上报各项AGC调节性能指标，同时提高机组的各项调节性能，这不仅有利于电网对机组的AGC做出客观真实的判断，同时也能提高电网AGC的总体运行水平。

[1] 葛炬，张粒子，周小兵，等(Ge Ju，Zhang Lizi，Zhou Xiaobing，etal)．AGC机组参与电力市场辅助服务的探讨(Discussion on AGC units participating ancillary services in electricity market)[J]．电网技术(Power System Technology)，2002，26(12)： 61-65．

[2] 张家亮，赵菁，彭慧敏，等(Zhang Jialiang ，Zhao Jing ，Peng Huimin，etal)．基于费用优化的电力市场下AGC调节初探(A discussion based on optimum cost about AGC in electric market)[J]．电力系统及其自动化学报(Proceedings of the CSU-EPSA)，2004，16(1)：43-46．

[3] 华中电监会．华中区域并网发电厂辅助服务管理实施细则(试行)[Z]．武汉：华中电监会，2009-01．

[4] 华中电监会．华中区域并网发电厂并网运行管理实施细则(试行)[Z]．武汉：华中电监会，2009-01．

[5] 姚建刚，章建，银车来．电力市场运营及其软件开发[M]．北京：中国电力出版社，2001．

[6] 李瑞超，江山立，陈家庚，等(Li Ruichao，Jiang Shanli，Chen Jiageng，etal)．AGC机组调节效能定量评估与补偿方式研究(Quantitative evaluation of regulation efficiency of generating sets with AGC and study on the compensation modes)[J]．电网技术(Power System Technology)，2001，25(8)：15-19,44．

[7] 韩少晓，孙嘉，延峰(Han Shaoxiao，Sun Jia，Yan Feng)．AGC机组辅助服务定量评估 (AGC generator auxiliary service quantitative evaluation)[J]．电网技术(Power System Technology)，2005，29(18)： 26-29．

[8] 姚诸香，邹根华，罗奇(Yao Zhuxiang，Zou Genhua，Luo Qi)．AGC机组辅助服务确定性指标及应用(Auxiliary service deterministic performance index of AGC units and its usage)[J]．华中电力(Central China Electric Power)，2007，20(5)：10-12，24．

[9] 冯玉昌，滕贤亮，涂力群(Feng Yuchang，Teng Xianliang，Tu Liqun)．AGC机组调节速率和精度的实时计算方法(Realtime calculation of regulation speed and regulation precision on AGC software)[J]．电力系统自动化(Automation of Electric Power System)，2004，28(4)：75-77,99．

[10]路轶，肖岚(Lu Yi，Xiao Lan)．CPS标准下的AGC机组辅助服务定量评估(AGC quantitative assessment of unit ancillary service under control performance standard)[J]．电力系统及其自动化学报(Proceedings of the CSU-EPSA)，2009，21(3)：102-105．

EvaluationMethodofAuxiliaryServiceExaminationandCompensationofAGCUnits

GONG Chen-xiong1， YAO Jian-gang1， YANG Xian-gui2， LI Wei2， WANG Hong-bo2， TIAN Xiong3， BU Hu-zheng3

(1.College of Electrical and Information Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China; 2.Hubei Electric Power Company, Wuhan 430050, China; 3.Hunan Hualong Electric Power and Information Company, Changsha 410082, China)

In order to evaluate the automatic generation control (AGC) ancillary service of units fairly and objectively, this paper introduces the definitions and related calculations of performance indicators such as the availability, input rate, adjustable rate, regulation accuracy and regulating the amount of the contribution etc.The paper proposes a combination method which can calculate the contribution of the qualified adjustment process to evaluate the real contribution of AGC units. Compared the performance assessment methods with the measured data, It can be revealed that the combination method is more accurate and reasonable.

performance indicator； auxiliary service； examination； compensation； combination method

2010-03-11；

2010-04-21

TM761

A

1003-8930(2011)05-0137-05

龚陈雄(1986-)，男，硕士研究生，主要从事电网规划、电力市场辅助服务及其相关软件的开发设计。Email:gcxiong_315@163.com 姚建刚(1952-)，男，教授，博士生导师，主要从事线路及防污、电力系统自动化和电力市场研究。Email:yaojiangang@126.com 杨先贵(1962-)，男，学士，高级工程师，主要从事电力系统调度与管理。Email:yxgui@hb.sgcc.com.cn