抽水蓄能机组抽水转发电过程紧急频率控制策略

王涛 舒征宇

摘 要：本文从抽水蓄能机组抽水转发电过程的出力特性出发，研究电网在大功率缺额导致频率下降时，抽水蓄能机组从抽水工况转发电工况的最优频率控制策略。采用基于最优频率轨迹的思想给出了每台抽水蓄能机组的动作频率点，并进行了求解。经过PSASP对某电网的算例仿真表明，本文提出的紧急频率控制策略能很好的抑制系统频率的下降，对于电网的频率恢复具有重要的作用。

关键词：抽水蓄能机组；最优频率轨迹；抽水转发电；频率控制策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.175

0 引言

抽水蓄能机组具有抽水和发电有种典型的工况，在抽水工况下相当于负荷从电网吸收功率，在发电工况下相当于电源从电网输送功率。因此，当抽水蓄能机组处于抽水工况下，从抽水工况转换到发电工况具有双倍的调节能力。

本文主要研究抽水蓄能机组从低频切泵之后再转为发电的整个过程中的频率控制策略，意在解决功率缺额达到一定程度导致系统频率急剧下降，仅仅依靠抽水转停机不能解决问题的情况。

1 抽水蓄能机组抽水转发电过程特性研究

2 控制过程中的频率轨迹曲线

3 抽水到发电过程紧急频率控制策略

图2中在整个抽水-停机、停机-发电过程中频率轨迹曲线恢复的速度越快，本文的控制目标就是使整个抽水转停机、停机转发电过程，系统频率恢复的速度最快，恢复的水平尽可能高，因此使得频率轨迹曲线与额定频率曲线围成的面积S最小。每一段面积Spi和Sgi对应的频率轨迹fpi和fgi分别根据公式（5）-（6）来计算。

4 仿真算例

仿真算例采用我国某省电网的实际运行数据，计算软件采用的是PSASP（Power System Analysis Software Package）仿真分析软件。算例中该电网2013总容量4190万千瓦。装有火电、水电以及抽水蓄能机组，抽水蓄能机组4台，每台机组的额定容量为300MW。电网用电最大负荷需求将达到3500万千瓦。设置故障为：夏季方式下联络线CA发生短路故障三相断线跳闸导致A电网功率缺额3100MW。

5 结论

本文主要在以前关于抽水蓄能机组进行紧急低频控制的基础上进行了拓展，传统的控制方法只是利用了抽水蓄能机组低频切泵进行频率控制（抽水-停机），因此没有将抽水蓄能的作用发挥到最大。本文研究的是抽水蓄能机组从抽水-停机-发电整个过程中的频率优化控制策略，经过仿真对比，本文所提的控制策略较传统的控制策略对于紧急低频的控制效果更好，更适合于大功率缺额情况下的紧急低频控制问题。