CN104701859B - 应用于发电厂avc系统的发电机组无功出力分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于发电厂AVC系统的发电机组无功出力分配方法，包括以下步骤：检测发电机组的有功功率，并获取上级AVC主站下发的无功控制目标，根据发电机组的有功功率和总无功功率需求，确定功率因数；当功率因数超出基本无功调节服务范围时，根据发电机在参与有偿无功服务时在发电机和变压器上所增加的有功损耗分配每个发电机的无功功率。本发明的优点在于：在满足网源安全运行及系统调压要求的前提下，能够平衡有功损耗和上网电价，从而实现发电厂收益的最大化，降低电厂的运行成本。

Description

应用于发电厂AVC系统的发电机组无功出力分配方法

技术领域

本发明涉及电力传输领域，具体涉及一种发电机组无功功率的分配方法。

背景技术

无功服务又称无功支持服务或无功电压控制服务，指发电机组向电网注入或吸收无功功率，以维持系统正常运行时节点电压波动水平在允许范围内，在电力系统故障后提供足够的无功支持以防止系统电压崩溃的服务。

发电厂为系统提供无功服务，将增加发电厂的运行成本，如功率损耗、耗水量（耗煤量）等。

当发电厂为系统提供无功服务超出一定范围时，将会得到电网的经济补偿。

但是，现有的无功功率分配方法主要有：等功率因数法、等调节裕度法、平均法、比例法等，均未考虑电厂运行的经济收益，导致电厂运行成本较大。

发明内容

本发明的目的即在于克服现有技术中无功功率分配不合理，导致电厂运行成本较大的不足，提供一种应用于发电厂AVC系统的发电机组无功出力分配方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

应用于发电厂AVC系统的发电机组无功出力分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测发电机组的有功功率，并获取上级AVC主站下发的无功控制目标，根据发电机组的有功功率和总无功功率需求，确定功率因数；

当功率因数超出基本无功调节服务范围时，根据发电机在参与有偿无功服务时在发电机和变压器上所增加的有功损耗分配每个发电机的无功功率。

在电力传输领域，每个时段的上网电价不同。同时，发电机组中，每个发电机的型号，工况均存在差异，其参与有偿无功服务时在发电机和变压器上所增加的有功损耗也不相同，因此，需要一种能够平衡有功损耗和上网电价的方法，在满足网源安全运行及系统调压要求的前提下，实现发电厂收益的最大化。

基于上述新的认识，发明人提供一种不同于现有的等功率因数法、等调节裕度法、平均法、比例法的分配方法，根据发电机在参与有偿无功服务时在发电机和变压器上所增加的有功损耗分配每个发电机的无功功率，以降低电厂的运行成本。

进一步的，所述功率因数通过以下公式计算：

α=

其中，α表示功率因数，P表示电机组的有功功率，表示总无功功率需求。

进一步的，所述基本无功调节服务范围如下：

当发电机组吸收无功功率时，α ₁<功率因数<1；

当发电机组输出无功功率，发电机组为火电机组时，α ₂<功率因数<1；

当发电机组输出无功功率，发电机组为水电机组时，α3<功率因数<1；

其中，α1、α2、α3为基本无功调节服务的边界值。

进一步的，所述有偿无功服务时在发电机和变压器上所增加的有功损耗通过以下公式计算：

其中，E表示有偿无功辅助服务时在发电机和变压器上所增加的损耗；P表示机组发出的有功功率；Q表示机组发出的无功功率目标值；Q ₀表示机组无功辅助服务补偿门槛值；U ₁表示机组无功功率达到目标值时的机端电压；U ₂表示机组无功功率为Q ₀时的机端电压；R _fb为发电机和升压变折算至机端的等效阻抗。

进一步的，通过以下函数计算每个发电机的无功功率：

求解该函数，得到每台发电机组无功出力Q _i ；

其中，Q _i 表示第i台发电机无功出力；Q ₀表示机组无功辅助服务补偿门槛值；C _p0为电厂在该时段的上网电价；C _Q0为无功辅助服务的补偿价格；E _i 表示发电机在参与无功辅助服务时在发电机和变压器上所增加的有功损耗；n表示处于运行状态的发电机台数；为机组两次无功调节的时间间隔。

综上所述，本发明的优点和有益效果在于：在满足网源安全运行及系统调压要求的前提下，能够平衡有功损耗和上网电价，从而实现发电厂收益的最大化，降低电厂的运行成本。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显而易见的，下面所述的实施例仅仅是本发明实施例中的一部分，而不是全部。基于本发明记载的实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下得到的其它所有实施例，均在本发明保护的范围内。

实施例1：

应用于发电厂AVC系统的发电机组无功出力分配方法，包括以下步骤：

检测发电机组的有功功率，并获取上级AVC主站下发的无功控制目标，根据发电机组的有功功率和总无功功率需求，确定功率因数；

当功率因数超出基本无功调节服务范围时，根据发电机在参与有偿无功服务时在发电机和变压器上所增加的有功损耗分配每个发电机的无功功率。

所述功率因数通过以下公式计算：

α=

其中，α表示功率因数，P表示电机组的有功功率，表示总无功功率需求。

所述基本无功调节服务范围如下：

当发电机组吸收无功功率时，α ₁<功率因数<1；

当发电机组输出无功功率，发电机组为火电机组时，α ₂<功率因数<1；

当发电机组输出无功功率，发电机组为水电机组时，α3<功率因数<1；

其中，α1、α2、α3为基本无功调节服务的边界值。根据发电厂归属地电力监管部门发布的并网发电厂辅助服务管理实施细则而定。

即功率因数超出该范围，发电厂的吸收或发出无功功率是有偿的。

所述有偿无功服务时在发电机和变压器上所增加的有功损耗通过以下公式计算：

其中，E表示有偿无功辅助服务时在发电机和变压器上所增加的损耗；P表示机组发出的有功功率；Q表示机组发出的无功功率目标值；Q ₀表示机组无功辅助服务补偿门槛值；U ₁表示机组无功功率达到目标值时的机端电压；U ₂表示机组无功功率为Q ₀时的机端电压；R _fb为发电机和升压变折算至机端的等效阻抗。

通过以下函数计算每个发电机的无功功率：

求解该函数，得到每台发电机组无功出力Q _i ；

其中，Q _i 表示第i台发电机无功出力；Q ₀表示机组无功辅助服务补偿门槛值；C _p0为电厂在该时段的上网电价；C _Q0为无功辅助服务的补偿价格；E _i 表示发电机在参与无功辅助服务时在发电机和变压器上所增加的有功损耗；n表示处于运行状态的发电机台数；为机组两次无功调节的时间间隔。

在具体实施过程中，AVC系统将每台发电机的无功出力发送至发电机组，调节励磁系统控制发电机的无功出力。

本发明整个过程中，将电厂在该时段的上网电价、有偿无功服务的补偿价格和发电机在参与有偿无功服务时在发电机和变压器上所增加的有功损耗作为无功功率分配依据，能够平衡有功损耗和上网电价，从而实现发电厂收益的最大化，降低电厂的运行成本。

需要说明的是，电厂在该时段的上网电价、有偿无功服务的补偿价格仅仅是无功功率分配函数中的参数，不论其如何变化，都不会影响本发明实际效果。

实施例2：

该算例为四川某水电厂AVC系统2012年12月20日4时利用本发明方法进行机组无功出力分配的实例。该水电厂的主要运行参数如表1所示。

在此次AVC控制中，四川省调AVC主站下发到该电厂高压侧母线的目标电压值为528kV，经该电厂AVC子站计算，电厂应吸收总无功480MVar。

在本实施例中，当发电机组进相运行时功率因数低于0.97后，将按100元/MVarh的补偿价格对有偿无功电量给以补偿。该电厂单位小时可获得的补偿费用如表3所示。

实施例3：

本实施例为对比例，采用传统的无功功率分配方法（等功率因数法、等调节裕度法、比例法），以实施例2相同的初始条件，计算出电厂进行无功补偿的收益。其中表4为机组无功出力分配值，表5为获得的无功辅助服务补偿。

上述4种方法都满足了省调AVC主站下发的控制要求，但从表5可以看出，本发明方法给发电厂带来的经济收益最大。本发明方法是发电厂AVC系统机组无功分配策略的有效补充，对分配策略进行合理选择，将极大提高电厂的整体收益。

Claims (3)

1.应用于发电厂AVC系统的发电机组无功出力分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测发电机组的有功功率，并获取上级AVC主站下发的无功控制目标，根据发电机组的有功功率和总无功功率需求，确定功率因数；

当功率因数超出基本无功调节服务范围时，根据发电机在参与有偿无功服务时在发电机和变压器上所增加的有功损耗分配每个发电机的无功功率；

所述有偿无功服务时在发电机和变压器上所增加的有功损耗通过以下公式计算：

$E=\frac{P^2+Q^2}{U_1^2}\&times;R_{fb}-\frac{P^2+Q_0^2}{U_2^2}\&times;R_{fb}$

其中，E表示有偿无功辅助服务时在发电机和变压器上所增加的损耗；P表示机组发出的有功功率；Q表示机组发出的无功功率目标值；Q₀表示机组无功辅助服务补偿门槛值；U₁表示机组无功功率达到目标值时的机端电压；U₂表示机组无功功率为Q₀时的机端电压；R_fb为发电机和升压变折算至机端的等效阻抗；

通过以下函数计算每个发电机的无功功率：

$Max\{\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}\&lsqb;(Q_i-Q)\&times;C_{Q0}\&times;\mathrm{\&Delta;}t-E_i\&times;C_{P0}\&rsqb;\}$

求解该函数，得到每台发电机组无功出力Q_i；

其中，Q_i表示第i台发电机无功出力；Q₀表示机组无功辅助服务补偿门槛值；C_p0为电厂在Δt时段的上网电价；C_Q0为无功辅助服务的补偿价格；E_i表示发电机在参与无功辅助服务时在发电机和变压器上所增加的有功损耗；n表示处于运行状态的发电机台数；Δt为机组两次无功调节的时间间隔。

2.根据权利要求1所述的应用于发电厂AVC系统的发电机组无功出力分配方法，其特征在于：

所述功率因数通过以下公式计算：

$\mathrm{\&alpha;}=P\&divide;\sqrt{P^2+{Q_a}^2}$

其中，α表示功率因数，P表示发电机组的有功功率，Q_a表示总无功功率需求。

3.根据权利要求1所述的应用于发电厂AVC系统的发电机组无功出力分配方法，其特征在于：

所述基本无功调节服务范围如下：

当发电机组吸收无功功率时，α₁<功率因数<1；

当发电机组输出无功功率，发电机组为火电机组时，α₂<功率因数<1；

当发电机组输出无功功率，发电机组为水电机组时，α₃<功率因数<1；

其中，α₁、α₂、α₃为基本无功调节服务的边界值。