CN109193702B - 一种高风电渗透率电网中调峰发电机组调频综合控制方法 - Google Patents

一种高风电渗透率电网中调峰发电机组调频综合控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高风电渗透率电网中调峰发电机组调频综合控制方法。具体工作步骤如下：(1)自动生成发电机组一次调频补偿指令F送至一次调频修正模块，其中，机组转速不等率δ设为3％‑6％，(2)一次调频修正函数F1(x)生成一次调频补偿指令修正系数k1，(3)一次调频修正模块中，修正后机组一次调频指令FP＝F*k1，(4)机组负荷调整速率V不小于1.5％P/min；生成二次调频补偿指令修正系数k2，(5)修正后机组二次调频负荷调整速率为VA＝V*k2。本发明兼顾了电网调频过程中的一次调频快速响应的动态指标及二次调频补偿的稳态指标，其提高电网运行中的调峰调频能力，保障电网安全稳定运行。

Description

一种高风电渗透率电网中调峰发电机组调频综合控制方法
技术领域
本发明涉及一种调峰发电机组调频控制的方法，具体涉及一种高风电渗透率电网中调峰发电机组调频综合控制方法。
背景技术
随着风力发电新设备、新技术的发展成熟，作为一种无污染的动力新能源，风力发电得到了迅猛的发展，其并网发电负荷越来越大。目前风力发电我国已成为继火电、水电后的第三大发电能源，在某些风力资源丰富的地区，其风电负荷并网比例越来越大，由于风力负荷的随机性大、可控性不强等特点，风力发电对电网出力平衡影响愈加明显，为了保证电网的安全稳定运行，电网调度部门一般会采取增大电网中的旋转备用容量，即增大火电或水电等调频调峰能力强的发电机组开机数量。按照相关技术规程规定，电网中旋转备用容量一般为电网最大负荷的2％-5％，但实际运行中，为了提高电网安全运行能力，区域电网的旋转备用容量一般为电网最大负荷的5％-10％，甚至能达15％-20％；某些特殊工况下，电网运行只能采取弃风方式，降低电网对风电的消纳容量，来保证电网的安全运行。在风电快速发展的环境下，尤其在高风电渗透率的区域电网中，如何兼顾电网安全稳定运行与风电负荷的并网消纳是风电新能源发展过程中一个非常重要的技术问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种高风电渗透率电网中调峰发电机组调频综合控制方法。可以根据区域电网中风电渗透率的不同，动态调整区域电网中的调峰发电机组一次调频的负荷补偿指令及机组二次调频(自动发电控制，AGC)的负荷调整速度，以提高高风电渗透率区域电网的调频调峰能力，该系统在保证电网安全稳定运行的同时可以有效提升电网对风电负荷的消纳能力，推进网源协调发展。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高风电渗透率电网中调峰发电机组调频综合控制方法。具体工作步骤如下：(1)根据机组的运行参数经过一次调频补偿计算模块，自动生成发电机组一次调频补偿指令F送至一次调频修正模块，其中，机组转速不等率δ设为3％-6％，一次调频补偿指令F计算公式为：
Figure BDA0001844237660000021
其中，f为电网运行频率，P为机组容量，当电网运行频率低于额定频率50Hz时，一次调频补偿负荷为正值，机组升负荷；当电网运行频率高于额定频率50Hz时，一次调频补偿负荷为负值，机组降负荷，维持电网频率稳定运行；
(2)一次调频修正函数F1(x)根据区域电网风电渗透率的变化生成一次调频补偿指令修正系数k1，区域电网风电渗透率与k1的对应关系如下表所示，
区域电网风电渗透率 k1(根据需求调整)
0 1
10％ 1
20％ 1.6
50％ 2.2
60％ 2.4
80％ 2.4
(3)一次调频修正模块中，系统根据风电渗透率的变化完成一次调频指令的动态修正，修正后机组一次调频指令FP＝F*k1，从而实现一次调频修正；
(4)机组二次调频(AGC)负荷调整速率V的设置，机组负荷调整速率V不小于1.5％P/min；二次调频修正函数F2(x)根据区域电网风电渗透率的变化生成二次调频补偿指令修正系数k2，区域电网风电渗透率与K2的对应关系如表2所示，
Figure BDA0001844237660000022
Figure BDA0001844237660000031
(5)二次调频修正模块中，根据风电渗透率的变化完成调峰发电机组二次调频(AGC)负荷调整速率的动态修正，修正后机组二次调频负荷调整速率为VA＝V*k2，从而完成二次调频修正。
一次调频修正模块中还设置有修正后一次调频补偿指令的动态高低限值。
一次调频修正模块中还设置一次动态修正切除功能，根据机组运行需求，随时启动一次动态修正切除功能，去除一次调频修正。
二次调频修正模块中还设置有修正后二次调频补偿指令的动态高低限值。
二次调频修正模块中设置二次动态修正切除功能，根据机组运行需求，随时启动二次动态修正切除功能，去除二次调频修正。
直吹式制粉系统的火电机组负荷调整速率V不小于1.5％P/min；储式制粉系统的火电机组负荷调整速率V不小于2％P/min。
本发明提出了一种适用于火力发电和水力发电等调峰机组的一次调频和二次调频综合控制方法，兼顾了电网调频过程中的一次调频快速响应的动态指标及二次调频补偿的稳态指标，其作用主要有：一是提高电网运行中的调峰调频能力，保障电网安全稳定运行；二是降低电网运行过程中系统旋转备用容量，提高发电经济效益；三是提高电网对风电并网消纳能力，推进网源协调发展。
附图说明
图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
参考图1所示，本发明公开了一种高风电渗透率电网中调峰发电机组调频综合控制方法，其包括如下步骤：
(1)根据机组的运行参数经过一次调频补偿计算模块，上述运行参数可包括机组的转速不等率δ、电网运行频率f和机组容量P等运行参数，自动生成发电机组一次调频补偿指令F送至一次调频修正模块，其中，机组转速不等率δ设为3％-6％；机组容量为机组额定容量，电网运行频率为实际的电网运行频率值，调频补偿指令F计算公式为：
Figure BDA0001844237660000041
其中，f为电网运行频率，P为机组容量，当电网运行频率低于额定频率50Hz时，一次调频补偿负荷为正值，机组升负荷；当电网运行频率高于额定频率50Hz时，一次调频补偿负荷为负值，机组降负荷，维持电网频率稳定运行；
(2)一次调频修正函数F1(x)根据区域电网风电渗透率的变化生成一次调频补偿指令修正系数k1，区域电网风电渗透率与k1的对应关系如下表所示，
区域电网风电渗透率 k1(根据需求调整)
0 1
10％ 1
20％ 1.6
50％ 2.2
60％ 2.4
80％ 2.4
在上述图表中，一次调频修正函数F1(x)为一个修正函数，其输入为区域电网风电渗透率,输出为一次调频修正系数，具体的计算过程在此不再赘述，从而形成对应的k1值，为提升调峰机组调频性能，k1一般不小于1，最大值一般为2-2.5；
(3)一次调频修正模块中，系统根据风电渗透率的变化完成一次调频指令的动态修正，修正后机组一次调频指令FP＝F*k1，从而实现一次调频修正；并且一次调频修正模块中还设置有修正后一次调频指令FP的动态高低限值，即根据机组的实际工作参数，设置了FP的动态高低限值，FP的动态高低限值根据《火力发电机组一次调频试验及性能验收导则》(GB/T 30370-2013)技术规定，高限值一般按以下要求设置；P<250MW的火电机组，FP＝10％P；350MW≥P≥250MW的火电机组，FP＝8％P；500MW≥P＞350MW的火电机组，FP＝7％P；P＞500MW的火电机组，FP＝7％P，FP低限值可设为-FP，保证机组一次调频动作时，负荷调整在安全运行允许范围内；
并且，目前发电机组的调节装置一般为电液控制方式，动作灵活，控制精确，一次调频相关技术规程要求一次调频补偿负荷为6％P-10％P，转速不等率δ为3％-6％，在保证单元发电机组安全稳定运行的前提下，本发明考虑风电并网负荷对电网频率的影响特性，在机组规定一次调频区域内，将机组一次调频能力动态前移，快速补偿风电并网负荷对电网频率的影响；
(4)机组二次调频(AGC)负荷调整速率V的设置，配置中火电机组负荷调整速率V不小于1.5％P/min，具体来说，直吹式制粉系统的火电机组负荷调整速率V不小于1.5％P/min；储式制粉系统的火电机组负荷调整速率V不小于2％P/min；二次调频修正函数F2(x)根据区域电网风电渗透率的变化生成二次调频补偿指令修正系数k2，区域电网风电渗透率与K2的对应关系如表2所示，
区域电网风电渗透率 K2(根据需求调整)
0 1
10％ 1
20％ 1.1
50％ 1.4
60％ 1.6
80％ 1.6
在上述图表中，二次调频修正函数F2(x)为一个修正函数，其输入为区域电网风电渗透率，输出为二次调频补偿指令修正系数，从而形成对应的k2值，在机组调节性能较好的负荷区间内，为提升调峰机组调频速度，k2一般不小于1，最大值一般为1.5-1.8；
(5)二次调频修正模块中，根据风电渗透率的变化完成调峰发电机组二次调频(AGC)负荷调整速率的动态修正，修正后机组二次调频负荷调整速率为VA＝V*k2(其中VA最大值为3P/min)，从而完成二次调频修正。
在实际运行过程中，机组在辅机控制性能良好的情况下，机组的负荷调节速度裕度较大，充分利用好发电机组这一技术特点可大大提升机组涉网性能。
另外，一次调频修正模块中还设置一次动态修正切除功能，根据机组运行需求，随时启动一次动态修正切除功能，去除一次调频修正，如机组启动、试运、数据通信异常等特殊工况下可去除一次调频修正，保证机组安全稳定运行。
再者，二次调频修正模块中设置二次动态修正切除功能，根据机组运行需求，随时启动二次动态修正切除功能，去除二次调频修正，如机组试验、数据通信异常等特殊工况下可去除二次调频修正，保证机组安全稳定运行。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式和有效性进行了描述和验证，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种高风电渗透率电网中调峰发电机组调频控制方法，其特征在于，具体工作步骤如下：
(1)根据机组的运行参数经过一次调频补偿计算模块，自动生成发电机组一次调频补偿指令F送至一次调频修正模块，其中，机组转速不等率δ设为3％-6％，一次调频补偿指令F计算公式为：
Figure FDA0002420731040000011
其中，f为电网运行频率，P为机组容量，当电网运行频率低于额定频率50Hz时，一次调频补偿负荷为正值，机组升负荷；当电网运行频率高于额定频率50Hz时，一次调频补偿负荷为负值，机组降负荷，维持电网频率稳定运行；
(2)一次调频修正函数F1(x)根据区域电网风电渗透率的变化生成一次调频补偿指令修正系数k1，区域电网风电渗透率与k1的对应关系如下表所示，
区域电网风电渗透率 k1 0 1 10％ 1 20％ 1.6 50％ 2.2 60％ 2.4 80％ 2.4
(3)一次调频修正模块中，系统根据风电渗透率的变化完成一次调频指令的动态修正，修正后机组一次调频指令FP＝F*k1，从而实现一次调频修正；
(4)机组二次调频负荷调整速率V的设置，机组负荷调整速率V不小于1.5％P/min；二次调频修正函数F2(x)根据区域电网风电渗透率的变化生成二次调频补偿指令修正系数k2，区域电网风电渗透率与K2的对应关系如下表所示，
区域电网风电渗透率 K2 0 1 10％ 1 20％ 1.1 50％ 1.4 60％ 1.6 80％ 1.6
(5)二次调频修正模块中，根据风电渗透率的变化完成调峰发电机组二次调频负荷调整速率的动态修正，修正后机组二次调频负荷调整速率为VA＝V*k2，从而完成二次调频修正。
2.根据权利要求1所述的高风电渗透率电网中调峰发电机组调频控制方法，其特征在于，一次调频修正模块中还设置有修正后一次调频补偿指令的动态高低限值。
3.根据权利要求1所述的高风电渗透率电网中调峰发电机组调频控制方法，其特征在于，一次调频修正模块中还设置一次动态修正切除功能，根据机组运行需求，随时启动一次动态修正切除功能，去除一次调频修正。
4.根据权利要求1所述的高风电渗透率电网中调峰发电机组调频控制方法，其特征在于，二次调频修正模块中还设置有修正后二次调频补偿指令的动态高低限值。
5.根据权利要求1所述的高风电渗透率电网中调峰发电机组调频控制方法，其特征在于，二次调频修正模块中设置二次动态修正切除功能，根据机组运行需求，随时启动二次动态修正切除功能，去除二次调频修正。
6.根据权利要求1所述的高风电渗透率电网中调峰发电机组调频控制方法，其特征在于，直吹式制粉系统的火电机组负荷调整速率V不小于1.5％P/min；储仓式制粉系统的火电机组负荷调整速率V不小于2％P/min。
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