糯扎渡电厂有功调节策略优化及应用

2020-01-01宋玉江李万俊浦恩任陈罗银

水电站机电技术 2019年12期

宋玉江，李万俊，浦恩任，陈罗银

（华能澜沧江水电股份有限公司糯扎渡水电厂，云南普洱665005）

糯扎渡水电站位于云南省普洱市澜沧江下游干流上，是澜沧江中下游河段八个梯级规划中的电站之一，上游与大朝山水电站衔接，下游与景洪水电站衔接。糯扎渡水电站装机容量5 850 MW，保证出力2 406 MW，多年平均发电量239.12×108kW·h，年利用小时数为4 088 h。除向云南省电网送电外，还向广东省和泰国供电，担负着“西电东送”、“云电外送”的任务，是云南省电力系统中的主力电站，在系统中承担腰荷、调峰、调频和事故备用的任务。

在电力系统中，水电机组由于启动迅速的优势，同时负荷调节灵活，适合承担调峰、调频任务，更适宜并且也更多的在电力系统中参加AGC运行。水电厂AGC的目标是：按预定条件和要求，以安全、迅速、经济的方式自动控制水电厂有功出力，满足系统的需要，这是在水电机组自动控制的基础上实现自动化的一种方式。

自动发电控制AGC是保证发电与负荷平衡、维持电力系统电能质量的重要技术手段。机组并网投入AGC后，电厂为满足两个细则、AGC技术规范及管理规定的同时，在不造成调度对电厂考核的前提下，对机组有功出力调节策略进行适当调整优化，可明显改善部分关键生产小指标。

1 存在的不足及原因分析

1.1 存在的不足

通过对同一时段、不同负荷情况下的机组有功实发值与设定值进行采样，并从有效采样点（即负荷大于0 MW）中计算出有功实发值与设定值的平均差值、有功实发值高于设定值的点数、实发高于设定值的概率及日平均多发电量进行统计，如表1、表2所示。

表1 抽样2 min统计情况

表2 抽样1 min统计情况

由表1、表2统计情况可以看出，对机组抽样2 min进行分析，有功实发值高于设定值概率最高为53%，有功实发值与设定值平均偏差除9号机为正偏差外，其余为负偏差，日增发电量不足1万kW·h；表2有功实发值高于设定值概率最高为61%，有功实发值与设定值平均偏差除3、8号机为正偏差外，其余为负偏差，日增发电量合计为1.88万kW·h；表1有功实发高于设定值平均概率为45%，表2为52.6%，当统计时间较长时，有功实发普遍低于设定值，且平均偏差整体呈现负偏差，使日实发电量低于计划电量。

1.2 原因分析

电厂监控侧有功调整采用的是PID调节模块进行调节，PID调节精度为5 MW。当调度下发的全厂有功出力设定曲线变化比较平滑，并且在前后两次设定值的差值都偏小的情况时，会导致分配至运行机组有功PID的有功调节变化量偏小，而机组有功PID在小负荷调节时的调节能力较差，有功出力调节不够精确，这种偏差叠加后最大可达到-20 MW，因此会出现机组有功出力实发值低于有功设定值的情况，从而导致全厂出力实发值低于设定值。

2 有功调节策略优化

基于上述情况的分析，有必要对机组PID有功调节策略进行优化。

2.1 整体思路

对所有机组的有功PID调节策略进行修改，当机组有功PID调节到位后若有功实发值低于有功设定值，则多发一次增有功脉冲，使有功实发值达到有功设定值。同时，该策略兼顾PID与一次调频的协调关系，仅考虑在一次调频未动作的情况下生效动作，避免干扰机组一次调频正确动作。

2.2 对策实施

修改机组LCU有功PID调节程序，当有功PID调节执行新设定值进入死区（单机5 MW）稳定10 s后，若有功实发值低于设定值，则再发一次增有功脉冲；将机组一次调频动作及复归信号引入该策略作为上述动作触发逻辑，当一次调频动作时，闭锁该策略的执行；由于调度有负荷偏差率小2.5%的考核要求，增有功脉冲长度采用梯度控制。当机组有功设定值超过200 MW时增有功脉冲长度按增发一个PID死区考虑，大小为5 MW，对应脉冲长度150 ms；当机组有功设定值低于200 MW时，增有功脉冲按2 MW控制，对应脉冲长度90 ms。由于有功PID小负荷调节时性能较差，该数值仅为理论数据，现场实施阶段会根据测试效果进行适度调整。

以其中一台机组为例，修改前的LCU PLC程序段如图1所示，按照上述策略修改后的程序段如图2所示，修改部分见矩形框内容。

图1 机组LCU PLC修改前程序段

图2 机组LCU PLC修改后程序段

3 优化后的效果

为便于与前述1.1部分抽样统计的情况进行对比，抽样时间与统计内容不变，统计的情况见表3、表4。

表3 抽样2 min统计情况

表4 抽样1 min统计情况

通过表3、表4与优化前的对比看出，所有机组有功实发高于设定的概率得到明显提升，且平均偏差值均为正偏差，日增发电量效果显著。

为便于优化前后效果的对比，选取关键数据及指标，抽样时间采取全天时间段，单机及全厂负荷统计涵盖由低至高的整个过程，所有机组统计时间均为5 d以上，得出的统计数据详见表5。

表5 优化前后关键数据指标

图3 优化前后有功实发比设定平均差值

通过表5、图3、图4可以看出，优化前的机组实发与设定差值和日增发电量普遍呈负值，即使有大于设定和增发的机组，但增幅均较小，整体表现的负偏差，机组有功调节性能未能得到有效发挥；由于不同机组调速器调节特性存在差异，机组间的优化效果存在差异，但对比分析优化前后数据，策略优化后效果的整体提升仍然比较明显；对比优化前后的机组数量，出力策略优化机组数量越多，全厂日平均增发电量较计划值越多；优化后，个别机组有功设定值位于0～200 MW区间时，有功实发值跟踪设定值的效果较差，需加大该机组有功设定在0～200 MW区间的增有功脉冲时长，具体调整幅度需通过现场试验确定；优化策略执行之后，一次调频动作正常。