CN113141015B - 一种电解铝负荷参与送端电网调频的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电解铝负荷参与送端电网调频的控制方法,属于电力系统输电技术领域。该方法包括:根据电解铝负荷实时运行状态计算电解铝可快速调节量;实时监测送端电网的频率;电解铝可快速调节量上送给稳控系统,实时接收稳控系统下发调节指令;当频率偏移超过±0.1Hz时,则启动慢速调节实时调节电解铝负荷功率;当频率变化偏移超过稳控启动轮定值时,则闭锁慢速调节,接收稳控系统下发调节量,同时电解铝负荷启动快速调节,根据稳控的调节指令快速调节负荷功率;当系统频率恢复到额定工频后,则将电解铝负荷慢速调节至频率波动前的状态。通过本发明方法能有效的防止故障后电网频率的大幅偏移,减轻了电源的调频压力。

Description

一种电解铝负荷参与送端电网调频的控制方法
技术领域
本发明属于电力系统输电技术领域,具体涉及一种电解铝负荷参与送端电网调频的控制方法。
背景技术
随着新能源的不断接入,新能源的发展规模呈现明显的地理特征,形成了大型的新能源送出基地,新能源基地的电力输送往往采用超高压交流或直流输电输送的方式。当新能源的规模达到一定占比后,系统可能出现因新能源大发波动而频率发生波动,而新能源富集的地区往往频率调节的资源较少,尤其是新能源富集地区形成送端电网通过直流形成送端异步联网的结构,由于新能源的比例较高,其他的常规水电、火电机组的比例较少,因此可调频的资源较少,在出现直流送出系统闭锁故障或大电源失去后,容易引起频率大幅偏移。目前在送端电网中参与调频的主要是常规机组。因此需要考虑更多的资源参与系统的调频。同时防止严重故障后的稳控切机切负荷的控制措施过大(对电解铝的影响过大),不利于系统的经济运行。
因此如何克服现有技术的不足是目前电力系统输电技术领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足,提供一种电解铝负荷参与送端电网的调频的控制方法。由于现有在新能源占比较大的送端电网中,调频手段不足,本发明给电网增加新的调频手段,防止频率偏移过大,减少稳控的措施实施量。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种电解铝负荷参与送端电网调频的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1:根据电解铝负荷实时运行状态计算电解铝可快速调节量;
步骤S2:实时监测送端电网的频率;
步骤S3:将步骤(1)计算得到的电解铝可快速调节量上送给稳控系统,实时接收稳控系统下发调节指令;
步骤S4:当系统的频率偏移超过±0.1Hz时,则启动慢速调节实时调节电解铝负荷功率;当频率变化偏移超过稳控启动轮定值时,则闭锁慢速调节,接收稳控系统下发调节量,同时电解铝负荷启动快速调节,根据稳控系统的调节指令快速调节负荷功率;
步骤S5:当系统频率恢复到额定工频后,则将电解铝负荷慢速调节至频率波动前的状态。
进一步,优选的是,所述的电解铝负荷是指采用晶闸管控制的电解槽,可根据指令实现负荷功率在一定范围内快速调节,并对电解铝生产的影响较小。
进一步,优选的是,所述的监测送端电网频率是指监测电解铝生产系列变压器电网侧的系统频率。
进一步,优选的是,所述的慢速调节是指电解铝负荷功率按照一定的功率调节曲线按照向上或者向下调节,调节速度可以取0.1p.u./min。
进一步,优选的是,所述的快速调节是指电解铝负荷功率按照一定的功率调节曲线按照向上或者向下调节,调节速度可以取0.1p.u./10s。
进一步,优选的是,最大调节的幅度不超过电解铝额定负荷功率的10%。
进一步,优选的是,向上或者向下调节的基本原则是:其负荷功率调节的原则是,在电网频率升高时,电解铝负荷功率向上调节,在电网频率降低时,电网频率向下调节。
本发明步骤S1计算时,根据电解铝的额定功率,当前运行的实际功率,按照常规计算,即可以得到电解铝可调节的量。
电解铝通常是由多组整流变并联构成,成为一个电解系列。
本发明中最大调节的幅度指电解铝的功率调节,是指的快速调节和慢速调节的幅度。
电网在检测到频率波动到一定门槛时,会考虑采取稳控高频切机,如50.6Hz可能为稳控第一轮切机,49Hz为稳控第一轮切负荷。
通过本发明方法,在电解铝负荷参与调频后,发电机组动作次数有效降低,利用电解铝负荷调频策略能加强电网恢复能力,减少快速频率波动偏差量。本发明在送端电网频率小幅变化时,慢速调节有利于保护电解铝设备。在频率大幅偏移时,则参与电网频率紧急控制,减少稳控的措施量,有利于系统的稳定和运行经济性。
本发明与现有技术相比,其有益效果为:
本发明的电解铝负荷参与送端电网调频的控制方法,为送端电网提供了一种新的调频手段,防止故障后电网频率的大幅偏移,减轻了电源的调频压力。本发明减少了严重故障后的稳控系统的措施量,提高了系统运行的经济性。同时本发明提出在不同频率偏移时设置不同的负荷功率调节曲线,尽可能的降低了对电解铝正常生产的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明电解铝负荷参与送端电网调频的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者,均为可以通过购买获得的常规产品。
实施例1
一种电解铝负荷参与送端电网调频的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1:根据电解铝负荷实时运行状态计算电解铝可快速调节量;
步骤S2:实时监测送端电网的频率;
步骤S3:将步骤(1)计算得到的电解铝可快速调节量上送给稳控系统,实时接收稳控系统下发调节指令;
步骤S4:当系统的频率偏移超过±0.1Hz时,则启动慢速调节实时调节电解铝负荷功率;当频率变化偏移超过稳控启动轮定值时,则闭锁慢速调节,接收稳控系统下发调节量,同时电解铝负荷启动快速调节,根据稳控系统的调节指令快速调节负荷功率;
步骤S5:当系统频率恢复到额定工频后,则将电解铝负荷慢速调节至频率波动前的状态。
实施例2
一种电解铝负荷参与送端电网调频的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1:根据电解铝负荷实时运行状态计算电解铝可快速调节量;
步骤S2:实时监测送端电网的频率;
步骤S3:将步骤(1)计算得到的电解铝可快速调节量上送给稳控系统,实时接收稳控系统下发调节指令;
步骤S4:当系统的频率偏移超过±0.1Hz时,则启动慢速调节实时调节电解铝负荷功率;当频率变化偏移超过稳控启动轮定值时,则闭锁慢速调节,接收稳控系统下发调节量,同时电解铝负荷启动快速调节,根据稳控系统的调节指令快速调节负荷功率;
步骤S5:当系统频率恢复到额定工频后,则将电解铝负荷慢速调节至频率波动前的状态。
所述的电解铝负荷是指采用晶闸管控制的电解槽。
所述的监测送端电网频率是指监测电解铝生产系列变压器电网侧的系统频率。
所述的慢速调节是指电解铝负荷功率按照一定调节速度向上或者向下调节。
所述的快速调节是指电解铝负荷功率按照一定调节速度向上或者向下调节。
实施例3
一种电解铝负荷参与送端电网调频的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1:根据电解铝负荷实时运行状态计算电解铝可快速调节量;
步骤S2:实时监测送端电网的频率;
步骤S3:将步骤(1)计算得到的电解铝可快速调节量上送给稳控系统,实时接收稳控系统下发调节指令;
步骤S4:当系统的频率偏移超过±0.1Hz时,则启动慢速调节实时调节电解铝负荷功率;当频率变化偏移超过稳控启动轮定值时,则闭锁慢速调节,接收稳控系统下发调节量,同时电解铝负荷启动快速调节,根据稳控系统的调节指令快速调节负荷功率;
步骤S5:当系统频率恢复到额定工频后,则将电解铝负荷慢速调节至频率波动前的状态。
所述的电解铝负荷是指采用晶闸管控制的电解槽。
所述的监测送端电网频率是指监测电解铝生产系列变压器电网侧的系统频率。
慢速调节的调节速度为0.1p.u./min。
快速调节的调节速度为0.1p.u./10s。
最大调节的幅度不超过电解铝额定负荷功率的10%。
应用实例
本发明应用实例提供一种电解铝负荷参与送端电网调频的控制方法,应用于送端电网,保护大规模的电解铝负荷、送端电网稳控系统,所述的控制方法包括:
步骤S1:根据电解铝负荷实时运行状态计算电解铝可快速调节量:该送端电网的总发电规模为3000万千瓦,其中电网的负荷约为1800万千瓦,在1800万负荷中,有约300万千瓦的电解铝负荷,其中有200万千瓦电解铝负荷通过晶闸管控制,可实现功率的快速调节。送端电网通过3回直流外送,外送的规模得到1200万千瓦。本方案需要实时监测通过晶闸管控制的200万千瓦的电解铝负荷运行状态和实时功率。
步骤S2:实时检测电解铝负荷的变压器电网侧的频率,通常电解铝接入的电压等级为220kV或者500kV,因此可以检测220kV或者500kV侧母线节点频率。
步骤S3:电解铝负荷调节量上送给稳控系统,实时接收稳控下发调节指令。如电解铝系列的负荷功率现在为200万千瓦,可预计向上调节或向下调节的功率为5%,则可以向上或向下调节的功率为10万千瓦。
步骤S4:实时检测系统的频率,在频率变化范围在±0.1Hz以内,电解铝负荷不参与调节,当频率偏移超过±0.1Hz时,则启动慢速调节实时调节电解铝负荷功率。此时电解铝负荷调节的速率为200MW/min。当发生故障后导致频率偏移到超过稳控启动轮定值时,如频率高于50.6Hz或者低频低于49.2Hz。则表明系统发生了严重故障,此时闭锁慢速调节,接收稳控下发调节量,同时电解铝负荷启动快速调节。调节速率为200MW/10s。
步骤S5:当系统频率恢复到额定工频后,则将电解铝负荷频率慢速调节至频率波动前的状态,调节速率为200MW/min。
表1为某送端电网的电解铝负荷参与送端电网调频前后系统频率的变化情况。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE002
从表1中可以看出,在出现严重故障时,电解铝参与频率调节可以较好的较低负荷波动,降低严重故障后稳控装置的措施量,从而有利于系统频率的恢复,并且有利于系统运行的经济性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种电解铝负荷参与送端电网调频的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1:根据电解铝负荷实时运行状态计算电解铝可快速调节量;
步骤S2:实时监测送端电网的频率;
步骤S3:将步骤(1)计算得到的电解铝可快速调节量上送给稳控系统,实时接收稳控系统下发调节指令;
步骤S4:当系统的频率偏移超过±0.1Hz时,则启动慢速调节实时调节电解铝负荷功率;当频率变化偏移超过稳控启动轮定值时,则闭锁慢速调节,接收稳控系统下发调节量,同时电解铝负荷启动快速调节,根据稳控系统的调节指令快速调节负荷功率;
步骤S5:当系统频率恢复到额定工频后,则将电解铝负荷慢速调节至频率波动前的状态;
所述的电解铝负荷是指采用晶闸管控制的电解槽;
所述的监测送端电网频率是指监测电解铝生产系列变压器电网侧的系统频率。
2.根据权利要求1所述的电解铝负荷参与送端电网调频的控制方法,其特征在于,所述的慢速调节是指电解铝负荷功率按照一定调节速度向上或者向下调节。
3.根据权利要求2所述的电解铝负荷参与送端电网调频的控制方法,其特征在于,慢速调节的调节速度为0.1p.u./min。
4.根据权利要求1所述的电解铝负荷参与送端电网调频的控制方法,其特征在于,所述的快速调节是指电解铝负荷功率按照一定调节速度向上或者向下调节。
5.根据权利要求4所述的电解铝负荷参与送端电网调频的控制方法,其特征在于,快速调节的调节速度为0.1p.u./10s。
6.根据权利要求1所述的电解铝负荷参与送端电网调频的控制方法,其特征在于,最大调节的幅度不超过电解铝额定负荷功率的10%。
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