大型水电站AGC考核分析与改进措施

于远鹏

（二滩水力发电厂，四川 攀枝花 617000）

大型水电站AGC考核分析与改进措施

于远鹏

（二滩水力发电厂，四川 攀枝花 617000）

华中电网对并网电站实施辅助服务补偿及并网运行管理考核，某大型水电站作为华中电网委托四川省调直调的电厂参与了辅助服务的考核和补偿。本文结合两个细则的要求分析了该水电站AGC辅助服务考核情况，并对影响AGC考核的原因进行了分析，根据实际运行情况提出了改进措施以满足系统的安全运行。

辅助服务；一次调频；考核；措施

1 前言

为保障电力系统安全、稳定运行，维护电力企业的合法权益，规范辅助服务管理，根据国家电监会《关于同意印发实施华中区域发电厂辅助服务管理及并网运行管理实施细则的通知》、华中电监局《关于印发实施华中区域发电厂辅助服务管理及并网运行管理实施细则的通知》(简称“两个细则”［1－3］)辅助服务的实施，既保障了电力系统安全稳定运行，同时维护电力企业的合法权益，也规范了并网电厂的辅助服务管理。本水电站作为参与华中区域发电厂辅助服务及并网运行管理的电厂，在实施两个细则以来本水电站在AGC方面得到了电力系统的补偿，同时也因AGC本身原因受到考核。

2 “两个细则”中AGC考核规则

AGC考核指标包括AGC月可用率和调节性能（调节精度、调节速率）。

2.1 AGC的月可用率

具备AGC功能的电站，应按调度指令要求投入AGC，AGC的月可用率必须达到90%以上。每低1个百分点（含不足一个百分点），每台次记考核电量5万kW·h。经调度机构同意退出的时间段，不纳入考核范围。

2.2 AGC的调节性能

无法投入AGC功能或AGC调节性能不满足规定基本要求，每日按0.5万kW·h记为考核电量。

调节速率，每个AGC设定值调节命令的调节速率计算公式为：调节变化量/调节到位所耗时间。每15 min为一个统计时段，取调节速率的平均值。

调节速度分为向上调节速度和向下调节速度，统计出的向上调节速度小于向上爬坡率则为不合格，统计出的向下调节速度小于向下爬坡率则为不合格。

据了解，如果每天96个统计时段中有85%以上的点（即81.6个点）合格，则认为该日AGC合格，计入AGC补偿，否则每日按0.5万kW·h记为考核电量。

调节精度，每15 min为一个统计时段，取调节精度的平均值。响应死区统计规则：对统计周期内的所有响应死区求平均值。统计出的调节精度（误差）如果大于响应死区（允许调节误差）则为不合格。下页表1为某水电站9月份AGC考核明细表。

3 AGC考核原因分析

3.1 机组运行情况统计

9月，水电站6台机组AGC均投入运行，平均负荷较高，负荷调节空间有限，省调AGC下发总有功设定值与电站有功输出值偏差较小。大发期间机组跨越振动区运行情况较少，AGC有功分配时由于考虑优化效率，容易将小负荷增量分配到多台机中。小负荷增量时调速器调节速度放慢，因此，大发电期间AGC调节速率更容易被考核。

本月共有1 357个受考核点。其中，239个点为向上调节速率不合格，占17.6%，1 118个点为向下调节速率不合格，占82.4%。辅助服务考核系统判断电站等值机组是否调节到位的判据是总有功偏差（总有功输出值-总有功设定值）小于20 MW。查看历史数据，总有功偏差一般情况下均在20 MW左右。由于总有功偏差的问题，既会导致调节速率不合格，也会导致调节精度不合格，这是同一原因导致的两个不同的后果。因此，绝大多数向下调节速率不合格是因为总有功正向偏差引起的，由于电站机组容量大，考虑到模拟量采样环节综合误差和电调的调节死区（4 MW）两个因素，电站总有功输出控制在20 MW以内较困难。

表1 某水电站9月份AGC考核明细表

3.2 AGC与一次调频的相互影响

电站一次调频死区设定为50±0.04 Hz，据统计一次调频每月动作约4万次，对AGC调节影响很大。AGC的控制环节有一定的响应时间，通常AGC总有功设定值变化4～5 s后，机组设定值才会变化。

据了解，省调AGC系统根据联络线潮流功率变化情况并考虑各种因数，计算出总有功设定值，并按一定的规律分配到具备调节能力的各电厂，如果检测到电站当前总有功输出值与分配给该电站的设定值偏差达到30 MW，则省调AGC认为电厂具备调节能力，新的设定值下发到电厂执行。电厂由于受一次调频、模拟量采样环节综合误差和电调的调节死区（4 MW）的影响，很容易达到省调下发新定值的条件，因此，反映到实际中即表现为AGC设定值频繁，AGC设定值偏差较小。

AGC是现代电网控制的一项基本和重要功能，是基于电网高度自动化的EMS与发电厂计算机监控系统（CCS）间闭环控制的一种先进技术手段。实施AGC可获得以高质量电能为电力的供需实时平衡服务，可以提高电网运行的经济性，降低运行人员的劳动强度。一次调频则属于当地控制系统，一般由发电机调速器附加控制功能实现，水轮发电机组通过整定调速器永态转差系数实现，可以在0%～10%之间整定，对于电网一次调频来说，一般要求整定为4%～5%，根据发电机转速偏差控制导叶开度。AGC的控制方式为功率闭环模式，其控制环涵盖全网；一次调频控制方式为频率闭环模式，只按照设备所在地频率偏差进行调节。两者的控制目标、控制方式、响应时间均有较大差异[4]。

鉴于电厂在电网中的地位，我厂运行的机组非特殊工况，并网后机组均在AGC闭环控制。电厂AGC采用有功闭环调节，接受省调下发的总有功值，再通过本地AGC有功分配策略，计算出单机的有功设定值，通过监控系统的模拟量输出通道，送到调速器控制系统。同时在计算机监控系统的AGC控制策略中增加单机允许功率偏差，使一次调频与AGC取得较好的配合效果。当系统负荷未出现负荷的剧烈突变时，调速器控制系统一次调频动作，一次调频将机组功率一般调整在AGC设定的单机允许偏差值内。当一次调频动作调节的负荷超出AGC设定的单机允许偏差，AGC控制将回调机组出力到之前AGC的定值，而此时电网EMS的解算尚未完成，新的AGC定值尚未下发，为防止一次调频快速加负荷导致系统失稳，一次调频设有功率增量上限，一次调频最大调整负荷限定在额定负荷的10%以内。

一次调频只对频率进行响应，但从全网角度而言，AGC的控制方向可能与一次调频完全相反。从一次调频的实现控制逻辑上看，一次调频的调节量和AGC的控制量两者的叠加量去控制电液转换器，应不会出现反调现象，当两者的调节相反时，只会减小调节的控制量，不会频繁的正向、反向调节。水电站从近几年的运行情况看，未出现过一次调频的过调或者来回的调节，给系统带来不稳定。

3.3 AGC受电网负荷的影响

按目前考核规则，每个月机组一次AGC合格率必须在85%以上，即每月要保证96个点中有81.6个点合格才不会被考核。根据四川电网日典型负荷曲线（图1）可以看出，电网峰谷差很大，负荷分布不均匀，且枯水期和丰水期峰谷时间也不一样。在丰水期由于四川主网用电负荷高，该电站基本保持6台机带大负荷运行，虽然不受机组不可分配区的影响，但由于省调AGC下发值与电站实际总有功值偏差较小，一般在20 MW以内，而电站机组很难调整到位。因此，由表1可以看出，电站9月份AGC每日考核都不合格，所以月度考核也不合格。在枯水期，一般电站都是3～4台机组运行，在低谷时基本保持3台机运行，可以降低电站耗水率，但3台机运行在高水头时不可分配负荷区范围较广[5]（表2）。由于不可分配区的影响，当省调AGC下发值在不可分配区时，机组有功无法分配，也就无法满足电网AGC下发值，此时只有省调AGC下发新值，且在机组可调范围内，机组才能满足AGC下发值。根据前面的分析和目前四川并网水电机组的实际动作情况来看，要实现机组AGC调节合格率超过85%非常困难，从另一个角度讲，考核指标过于严格。

图1 四川电网典型日负荷曲线

4 改进措施

（1）由于该电站的单机容量大，尤其是6台机组全部运行情况下全厂总有功偏差很难控制在20 MW以内。辅助服务考核系统判断电站等值机组是否调节到位的判据即总有功偏差值应该设置为变量，开机台数越少，该值越小，开机台数越多，该值越大。故省调AGC系统中设置的该电站机组具备调节能力的有功偏差设定值应放大到60MW为宜（据了解目前为30 MW）。

表2 3台机运行不可分配区

（2）放宽一次调频死区的定值，根据《华中电网发电机组一次调频技术管理规定及考核办法》和《四川电网发电机组一次调频调度管理规定》要求，水电机组一次调频的人工死区可控制在0.05Hz内，因此与省调协商下，发电站机组一次调频死区定值为50±0.05Hz，以减少其干扰AGC正常调节的频次。

（3）AGC和一次调频辅助服务考核和补偿情况算法较复杂，电站管理人员对很多技术参数和细节无法获知，由于电站侧与省调侧所安装的辅助服务数据系统不一样，而辅助服务考核是以省调侧统计的结果为主，因此，建议电站侧也安装和省调相同的辅助服务数据系统，保证电网和电站侧数据一致，以方便电站侧的数据分析。

（4）优化调速器一次调频与AGC的配合控制策略。在其他一些水电厂其实已有成功的实践经验值得借鉴，例如：监控系统采取在全厂无AGC指令分配时，将一次调频动作引起的负荷偏差叠加到全厂有功功率给定值，使得给定值与实发值一致，负荷不再重新分配，确保一次调频功能正常发挥；当有新的AGC指令分配时，采取AGC指令与一次调频指令直接叠加[6-7]的方式。或者，在调速器程序上加判断条件：在一次调频动作过程中闭锁与之方向相反的功率给定增减指令，待一次调频动作结束后再跟踪新的有功功率给定指令。

5 改进后AGC运行情况

经过电站与上级调度的多次沟通与协调，调度已将二滩机组具备调节能力的有功偏差设定值放大到55 MW，并对一次调频调节死区定值做了放宽，改为了50±0.05 Hz。而调速器与AGC的配合策略仍在研究中。经过上级调度对我厂AGC和一次调频要求的放宽，我厂在辅助服务中AGC考核指标得到了明显的改善。表3为月度AGC考核情况统计。

表3 某水电站2014年月度AGC考核明细表

6 结语

自2009年华中区域并网发电厂辅助服务及运行管理实施细则与考核实施以来，电站积极参与，加强设备调度管理，努力提高电能质量，取得了相对可观的经济补偿；但因设备调节特性等方面的各种原因，也未能避免受到了一定的考核。同时，随着电力市场的快速发展，系统对参与有偿辅助服务的电厂也提出了更高的要求。为此，应该制定科学合理的考核规定和提升电站AGC调节的合格率，以实现电站安全、经济运行，争取创造更大的经济效益。

[1]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],2009.

[2]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],2009.

[3]华中电监会.关于印发华中区域“两个细则”运行启动会会议纪要的通知[Z],2010.

[4]袁小燕.二滩水电站一次调频运行探讨[J].水电站机电技术, 2009，32（6）：48－50．

[5]任志波.二滩水电站自动发电控制不可分配区分析[J]．水电自动化与大坝监测,2012，36（5）：47－48．

[6]吴建荣,雷传友.二滩水电站机组一次调频存在的问题及改进建议[J].水电自动化与大坝监测,2012（2）：40－42．

[7]程抱贵,王鹏宇.龙滩水电站一次调频与AGC二次调频间的策略优化[J].水电站机电技术，2011，34（5）：52－55．

TM761

B

1672-5387（2017）06-0019-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.06.007

2017-02-14

于远鹏（1974-），男，工程师，从事水电站运行管理工作。