CN110994672A - 网源协调互动的agc运行机组负荷变化速率优化系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种网源协调互动的AGC运行机组负荷变化速率优化方法和系统，通过实时采集机组运行参数，确定机组调节性能指标和安全指标，根据所述指标计算机组的紧急调用允许/禁止信号和紧急负荷调节速率信号；电力调度控制中心接收所述信号，根据当前全网功率调节需求，输出紧急调用投入/退出信号；切换模块根据机组自身的紧急调用允许/禁止信号和调度下发的紧急调用投入/退出信号，在正常负荷调节速率和紧急负荷调节速率进行切换，输出最终的机组负荷变化速率信号。本发明考虑电网当前调节需求的紧迫程度和机组的真实调节性能，动态对机组负荷调节速率进行管理，实现了网源协调控制，提高了电网频率的稳定性。

Description

网源协调互动的AGC运行机组负荷变化速率优化系统及方法
技术领域
本发明涉及火电机组运行领域，更具体地，涉及一种网源协调互动的AGC运行机组负荷变化速率优化系统及方法。
背景技术
为维持电力系统的频率稳定，大型火电机组必须具备自动发电控制(AGC)功能，并且电网调度对其AGC性能指标进行相应的考核。电力调度控制中心能够实时计算全网功率调节需求，根据既定策略分配给投入AGC运行的直调机组，并将机组目标出力的AGC指令下发到机组控制系统。火电机组收到后，再经过负荷速率限制、高/低限等一系列处理环节，生成用于机组调节的机组实际负荷指令。
机组的负荷速率限制按照国家、行业标准的规定设置，是一个静态的参数，一般设置为机组的1.5％×额定容量/分钟。而在实际运行过程中，机组的调节性能存在较大差距，部分性能好的机组负荷调节速率潜力远超过标准要求，例如某330MW火电机组按标准要求的负荷调节速率为5MW/min，而现场试验表明其真实负荷调节速率能够达到9MW/min以上。电网出现大功率缺额需要紧急调节时，而机组侧由于缺少与电网侧的互动信息，仍是按标准要求进行调节，该部分机组的负荷调节速率潜力就被浪费掉了。因此，如果能够通过网源协调互动的方式，综合考虑电网当前调节需求的紧迫程度和机组当前的真实调节性能，动态对机组负荷调节速率进行调整管理，能够最大程度的挖掘机组参与电网调节的能力，对提高电网频率稳定具有十分重要的意义。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种网源协调互动的AGC运行机组负荷变化速率优化方法，根据机组当前的真实调节性能，动态地对机组负荷调节速率进行调整，从而实现网源协调控制。
进一步地，所述方法包括以下步骤：
S1：数据采集模块实时采集火电机组的机组有功功率、机组负荷指令、机组主汽压力、主汽压力定值；
S2：功率偏差计算模块将机组有功功率与机组负荷指令做比较，并计算和统计一个周期内的功率偏差；并根据所述功率偏差，确定调节性能指标；
S3：压力偏差计算模块将机组主汽压力与主汽压力定值做比较，并计算和统计一个周期内的压力偏差；并根据所述压力偏差，确定机组安全指标；
S4：优化决策模块根据所述调节性能指标和机组安全指标，计算并输出机组的紧急调用允许/禁止信号和紧急负荷调节速率信号，并向电力调度控制中心上传紧急调用允许/禁止信号；
S5：电力调度控制中心通过网源协调互动信号装置接收机组的紧急调用允许/禁止信号，根据当前全网功率调节需求，输出紧急调用投入/退出信号，并下发给机组；
S6：切换模块根据机组自身的紧急调用允许/禁止信号和调度下发的紧急调用投入/退出信号，在正常负荷调节速率和紧急负荷调节速率进行切换，输出最终的机组负荷变化速率信号，并向电力调度控制中心上传。
进一步地，所述步骤S2和S3中统计周期根据实际生产经验选择。
进一步地，所述功率偏差计算方法如下：
功率偏差指标
Figure BDA0002288282710000021
其中P为机组有功功率，P0为机组负荷指令，t为统计周期。
进一步地，所述压力偏差计算方法如下：
压力偏差指标
Figure BDA0002288282710000022
其中p为机组主汽压力，p0为主汽压力定值，t为统计周期。
进一步地，所述t选择15min。
进一步地，所述步骤S2中调节性能指标评价规则包括：根据机组实际情况选择两个阈值x1和x2，设定K1≤x1时，机组调节性能指标评价为优，x1≤K1≤x2时机组调节性能指标评价为中，K1≥x2时机组调节性能指标评价为差。
进一步地，所述步骤S3中机组安全指标评价规则包括：据机组实际情况选择两个阈值y1和y2，设定K2≤y1时机组安全指标评价为优，y1≤K2≤y2时机组安全指标评价为中，K2≥y2时机组安全指标评价为差。
进一步地，所述步骤S4中：所述紧急负荷调节速率＝调整倍数j×正常负荷调节速率；若最终计算得到的紧急负荷调节速率大于正常负荷调节速率，表示机组尚有可挖掘的调节潜力，则将紧急调用允许/禁止信号设置为“1”，否则设置为“0”。
进一步地，所述调整倍数j的选取规则为：
根据前期机组试验结果，预设两个倍数j1和j2，其中1.0≤j1≤j2，
当调节性能指标和机组安全指标评价都为优时，选取调整倍数j为j2；
当调节性能指标和机组安全指标中一个指标评价为优，另一个指标评价为中时，选取调整倍数j为j1；
当调节性能指标和机组安全指标中一个指标评价为差时，选取调整倍数j为1。
进一步地，
所述步骤S5中，调度下发给机组的紧急调用投入/退出信号，“1”为紧急调用投入，即需要机组采取紧急负荷调节速率，“0”为紧急调用退出，即不需要机组采取紧急负荷调节速率。
进一步地，所述步骤S6中，只有机组自身的紧急调用允许/禁止信号和调度下发的紧急调用投入/退出信号同时为“1”，才切换为紧急负荷调节速率，否则切换为正常负荷调节速率。
本发明还提出一种网源协调互动的AGC运行机组负荷变化速率优化系统，其特征在于，包括数据采集模块、功率偏差计算模块、压力偏差计算模块、优化决策模块、切换模块，以及网源协调互动信号装置；
其中数据采集模块实时采集火电机组的机组有功功率、机组负荷指令、机组主汽压力、主汽压力定值，并输出至功率偏差计算模块和压力偏差计算模块；
功率偏差计算模块将机组有功功率与机组负荷指令做比较，并计算和统计一个周期内的功率偏差，并输出调节性能指标；
压力偏差计算模块将机组主汽压力与主汽压力定值做比较，并计算和统计一个周期内的压力偏差，并输出机组安全指标；
优化决策模块接收所述调节性能指标和机组安全性能指标，并根据所述调节性能指标和机组安全指标，计算并输出机组的紧急调用允许/禁止信号和紧急负荷调节速率信号；
网源协调互动信号装置与电力调度控制中心互联，用于电力调度控制中心接收机组的信号，并下发信号给机组；所述紧急调用允许/禁止信号一路上传至网源协调互动信号装置，一路输送至“与”逻辑模块的输入接口；电力调度控制中心下发的紧急调用投入/退出信号通过网源协调互动信号装置，输送至“与”逻辑模块的输入接口；
其中“与”逻辑模块的输出信号连接至切换模块；所述紧急负荷调节速率信号和正常负荷调节速率信号均输送至切换模块；所述切换模块根据机组自身的紧急调用允许/禁止信号和调度下发的紧急调用投入/退出信号，在正常负荷调节速率和紧急负荷调节速率进行切换，输出最终的机组负荷变化速率信号。
进一步地，
电力调度控制中心输出AGC分配策略，机组接收分配策略发出AGC指令，速度限制模块接收机组AGC指令和切换模块发出的机组负荷变化速率信号，并据此发出机组负荷指令到机组协调控制系统，从而完成电网的协调控制。
进一步地，
所述数据采集模块包括两个，其中一个数据采集模块用于采集机组有功功率和机组负荷指令，并将数据输送至功率偏差计算模块；另一个数据采集模块用于采集机组主汽压力和主汽压力定值，并将所采集的数据输送至压力偏差计算模块。
本发明的有益效果为：
(1)本发明兼顾AGC运行机组的负荷调节性能和机组安全性能，挖掘机组参与电网频率恢复的调节潜力。
(2)本发明通过网源协调互动的方式，使电力调度控制中心能够掌握机组真实调节能力，使机组能够掌握电网当前功率调节需求，实现电网、电源两侧的协调控制。
(3)本发明综合考虑电网当前调节需求的紧迫程度和机组当前的真实调节性能，动态对机组负荷调节速率进行调整管理，能够最大程度的挖掘机组参与电网调节的能力，对提高电网频率稳定具有十分重要的意义。
附图说明
图1是本发明所述的AGC运行机组负荷变化速率优化系统示意图。
图2是本发明所述的AGC运行机组负荷变化速率优化方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提出了一种网源协调互动的AGC运行机组负荷变化速率优化系统，包括：
数据采集模块，其用于实时采集火电机组的机组有功功率、机组负荷指令、机组主汽压力、主汽压力定值，并存储用于下一步计算；
本实施例包括两个数据采集模块，其中一个数据采集模块用于采集机组有功功率和机组负荷指令，并将数据输送至功率偏差计算模块；
另一个数据采集模块用于采集机组主汽压力和主汽压力定值，并将所采集的数据输送至压力偏差计算模块；
功率偏差计算模块，其用于将机组有功功率与机组负荷指令做比较，并计算和统计一个周期内的功率偏差，并输出调节性能指标；
压力偏差计算模块，其用于将机组主汽压力与主汽压力定值做比较，并计算和统计一个周期内的压力偏差，并输出机组安全指标；
优化决策模块，其接收所述调节性能指标和机组安全性能指标，并根据所述调节性能指标和机组安全指标，计算并输出机组的紧急调用允许/禁止信号和紧急负荷调节速率信号；
网源协调互动信号装置，与电力调度控制中心互联，用于电力调度控制中心接收机组的信号，并下发信号给机组；
所述紧急调用允许/禁止信号一路上传至网源协调互动信号装置，一路输送至“与”逻辑模块的输入接口；
电力调度控制中心下发的紧急调用投入/退出信号通过网源协调互动信号装置，输送至“与”逻辑模块的输入接口。
切换模块，其中“与”逻辑模块的输出连接至切换模块；所述紧急负荷调节速率信号和正常负荷调节速率信号均输送至切换模块；
所述切换模块用于根据机组自身的紧急调用允许/禁止信号和调度下发的紧急调用投入/退出信号，在正常负荷调节速率和紧急负荷调节速率进行切换，输出最终的机组负荷变化速率信号。
电力调度控制中心输出AGC分配策略，机组接收分配策略发出AGC指令，速度限制模块接收机组AGC指令和切换模块发出的机组负荷变化速率信号，并据此发出机组负荷指令到机组协调控制系统，从而完成电网的协调控制。
图2示出了本发明的网源协调互动的AGC运行机组负荷变化速率优化方法流程图。
如图2所示，其具体包括以下步骤：
步骤(1)：数据采集模块实时采集火电机组的机组有功功率、机组负荷指令、机组主汽压力、主汽压力定值；
步骤(2)：功率偏差计算模块将机组有功功率与机组负荷指令做比较，并计算和统计一个周期内的功率偏差；
步骤(3)：压力偏差计算模块将机组主汽压力与主汽压力定值做比较，并计算和统计一个周期内的压力偏差；
步骤(4)：根据功率偏差，确定调节性能指标：优、中、差；
步骤(5)：根据压力偏差，确定机组安全指标：优、中、差；
步骤(6)：优化决策模块根据调节性能指标和机组安全指标，计算并输出机组的紧急调用允许/禁止信号和紧急负荷调节速率信号，并向电力调度控制中心上传紧急调用允许/禁止信号；
步骤(7)：电力调度控制中心通过网源协调互动信号装置接收机组的紧急调用允许/禁止信号，根据当前全网功率调节需求，输出紧急调用投入/退出信号，并下发给机组；
步骤(8)：切换模块根据机组自身的紧急调用允许/禁止信号和调度下发的紧急调用投入/退出信号，在正常负荷调节速率和紧急负荷调节速率进行切换，输出最终的机组负荷变化速率信号，并向电力调度控制中心上传。
其中，步骤(2)和(3)的统计周期根据实际生产经验，可选择15min。
步骤(2)的计算公式为：
功率偏差指标
Figure BDA0002288282710000061
其中P为机组有功功率，P0为机组负荷指令，累积积分时间t选择15min。
步骤(3)的计算公式为：
压力偏差指标
Figure BDA0002288282710000062
其中p为机组主汽压力，p0为主汽压力定值，累积积分时间t选择15min。
步骤(4)的调节性能指标评价规则为：
选择两个定值x1和x2，K1≤x1评价为优，x1≤K1≤x2评价为中，K1≥x2评价为差，定值x1和x2可根据机组实际情况进行设定。
步骤(5)的机组安全指标评价规则为：
选择两个定值y1和y2，K2≤y1评价为优，y1≤K2≤y2评价为中，K2≥y2评价为差，定值y1和y2可根据机组实际情况进行设定。
步骤(6)的优化决策算法为：
紧急负荷调节速率＝调整倍数j×正常负荷调节速率。
根据前期机组试验结果，预设两个倍数j1和j2，1.0≤j1≤j2，推荐设置为j1＝1.2,j2＝1.4，或j1＝1.3,j2＝1.6。
调整倍数j的选取规则按表1执行：
表1
Figure BDA0002288282710000071
若最终计算得到的紧急负荷调节速率大于正常负荷调节速率，表示机组尚有可挖掘的调节潜力，则将紧急调用允许/禁止信号设置为“1”，否则设置为“0”。
步骤(7)的调度下发给机组的紧急调用投入/退出信号，“1”为紧急调用投入，即需要机组采取紧急负荷调节速率，“0”为紧急调用退出，即不需要机组采取紧急负荷调节速率。
步骤(8)的切换逻辑包括：
只有机组自身的紧急调用允许/禁止信号和调度下发的紧急调用投入/退出信号同时为“1”，才切换为紧急负荷调节速率，否则切换为正常负荷调节速率。
申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种网源协调互动的AGC运行机组负荷变化速率优化方法，其特征在于，根据机组当前的真实调节性能，动态地对机组负荷调节速率进行调整，从而实现网源协调控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
S1：数据采集模块实时采集火电机组的机组有功功率、机组负荷指令、机组主汽压力、主汽压力定值；
S2：功率偏差计算模块将机组有功功率与机组负荷指令做比较，并计算和统计一个周期内的功率偏差；并根据所述功率偏差，确定调节性能指标；
S3：压力偏差计算模块将机组主汽压力与主汽压力定值做比较，并计算和统计一个周期内的压力偏差；并根据所述压力偏差，确定机组安全指标；
S4：优化决策模块根据所述调节性能指标和机组安全指标，计算并输出机组的紧急调用允许/禁止信号和紧急负荷调节速率信号，并向电力调度控制中心上传紧急调用允许/禁止信号；
S5：电力调度控制中心通过网源协调互动信号装置接收机组的紧急调用允许/禁止信号，根据当前全网功率调节需求，输出紧急调用投入/退出信号，并下发给机组；
S6：切换模块根据机组自身的紧急调用允许/禁止信号和调度下发的紧急调用投入/退出信号，在正常负荷调节速率和紧急负荷调节速率进行切换，输出最终的机组负荷变化速率信号，并向电力调度控制中心上传。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S2和S3中统计周期根据实际生产经验选择。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述功率偏差计算方法如下：
功率偏差指标
Figure FDA0002288282700000011
其中P为机组有功功率，P0为机组负荷指令，t为统计周期。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述压力偏差计算方法如下：
压力偏差指标
Figure FDA0002288282700000012
其中p为机组主汽压力，p0为主汽压力定值，t为统计周期。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述t选择15min。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中调节性能指标评价规则包括：根据机组实际情况选择两个阈值x1和x2，设定K1≤x1时，机组调节性能指标评价为优，x1≤K1≤x2时机组调节性能指标评价为中，K1≥x2时机组调节性能指标评价为差。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中机组安全指标评价规则包括：据机组实际情况选择两个阈值y1和y2，设定K2≤y1时机组安全指标评价为优，y1≤K2≤y2时机组安全指标评价为中，K2≥y2时机组安全指标评价为差。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中：所述紧急负荷调节速率＝调整倍数j×正常负荷调节速率；若最终计算得到的紧急负荷调节速率大于正常负荷调节速率，表示机组尚有可挖掘的调节潜力，则将紧急调用允许/禁止信号设置为“1”，否则设置为“0”。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述调整倍数j的选取规则为：
根据前期机组试验结果，预设两个倍数j1和j2，其中1.0≤j1≤j2，
当调节性能指标和机组安全指标评价都为优时，选取调整倍数j为j2；
当调节性能指标和机组安全指标中一个指标评价为优，另一个指标评价为中时，选取调整倍数j为j1；
当调节性能指标和机组安全指标中一个指标评价为差时，选取调整倍数j为1。
11.根据权利要求2或10所述的方法，其特征在于，所述步骤S5中，调度下发给机组的紧急调用投入/退出信号，“1”为紧急调用投入，即需要机组采取紧急负荷调节速率，“0”为紧急调用退出，即不需要机组采取紧急负荷调节速率。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤S6中，只有机组自身的紧急调用允许/禁止信号和调度下发的紧急调用投入/退出信号同时为“1”，才切换为紧急负荷调节速率，否则切换为正常负荷调节速率。
13.一种网源协调互动的AGC运行机组负荷变化速率优化系统，其特征在于，包括数据采集模块、功率偏差计算模块、压力偏差计算模块、优化决策模块、切换模块，以及网源协调互动信号装置；
其中数据采集模块实时采集火电机组的机组有功功率、机组负荷指令、机组主汽压力、主汽压力定值，并输出至功率偏差计算模块和压力偏差计算模块；
功率偏差计算模块将机组有功功率与机组负荷指令做比较，并计算和统计一个周期内的功率偏差，并输出调节性能指标；
压力偏差计算模块将机组主汽压力与主汽压力定值做比较，并计算和统计一个周期内的压力偏差，并输出机组安全指标；
优化决策模块接收所述调节性能指标和机组安全性能指标，并根据所述调节性能指标和机组安全指标，计算并输出机组的紧急调用允许/禁止信号和紧急负荷调节速率信号；
网源协调互动信号装置与电力调度控制中心互联，用于电力调度控制中心接收机组的信号，并下发信号给机组；所述紧急调用允许/禁止信号一路上传至网源协调互动信号装置，一路输送至“与”逻辑模块的输入接口；同时电力调度控制中心下发的紧急调用投入/退出信号通过网源协调互动信号装置，输送至“与”逻辑模块的输入接口；
其中“与”逻辑模块的输出信号连接至切换模块；所述紧急负荷调节速率信号和正常负荷调节速率信号均输送至切换模块；所述切换模块根据机组自身的紧急调用允许/禁止信号和调度下发的紧急调用投入/退出信号，在正常负荷调节速率和紧急负荷调节速率进行切换，输出最终的机组负荷变化速率信号。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，
电力调度控制中心输出AGC分配策略，机组接收分配策略发出AGC指令，速度限制模块接收机组AGC指令和切换模块发出的机组负荷变化速率信号，并据此发出机组负荷指令到机组协调控制系统，从而完成电网的协调控制。
15.如权利要求13所述的系统，其特征在于，
所述数据采集模块包括两个，其中一个数据采集模块用于采集机组有功功率和机组负荷指令，并将数据输送至功率偏差计算模块；另一个数据采集模块用于采集机组主汽压力和主汽压力定值，并将所采集的数据输送至压力偏差计算模块。
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