小型电网孤网运行自动发电控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统自动发电控制领域，特别涉及一种在小型电网中，发电机数 目少，并且有孤网运行需求的发电系统的自动控制。
【背景技术】
[0002] 许多具有发电厂的高耗能企业希望通过断开与外部大电网的电气联络，自己发电 自己用电，即孤网运行实现用电费用的节省和免除容量费，从而提高企业的经济效益。由于 这样的电网可调节的发电机数目和容量有限，并且单机容量通常大于电网总容量的8%，因 此称其为小型电网。要达到上述目的需要实现对小型电网发电机出力的协调和灵活控制。 然而目前来说已经存在的孤网运行小电网（例如一些从建立起来就没有实现与大电网互 联的企业电网或地方电网），仅靠各发电机组自身的频率跟踪调节能力，来维持瞬时的发用 电平衡和频率稳定在额定值50Hz附近，各机组间的调节缺乏协调，这容易导致超调和振荡 现象，从而使得频率波动范围加大，调节时间延长，不利于系统的稳定。
[0003] 而通常的自动发电控制系统AGC，只安装于省级及以上的大电网调度中心。对于 省级以下的地区电网调度中心，包括企业电力调度中心，没有自动发电控制系统，大多数机 组和企业的发电机组按预先制定的发电计划出力，不接受调度中心的发电指令。电网中发 电和负荷的不平衡以及频率维持在50Hz附近主要靠省级电力调度中心协调控制部分参与 自动发电控制（AGC)的机组来实现。由于省级及以上电力调度中心可控制的机组多，备用 容量大，所以尽管机组对于AGC指令的响应有分钟级的时间限制，即通常1分钟内不会响应 下一个功率指令，但是在大电网中调度中心在进行秒级（通常以4秒为调节周期）的功率 平衡和频率调节时几乎不需要考虑没有机组可供调节的情况。即使真的出现参与AGC调 频机组不够的情况，只要不是大的电网事故，由于大电网中机组很多，不参与AGC的机组， 通常也会按要求提供一次调频容量（一次调频是机组本身的功频响应特性，不能被直接控 制，但是随机组运行点的不同，性能会有不同，由于其只涉及转子动能和汽门开度引起的汽 缸内蒸汽压力的能量转换，对频率的时间响应可以在几秒钟，但是只能维持大约1分钟；而 自动发电控制，包括考虑频率和联络线功率目标的二次调频，以及考虑经济目标的三次调 频，是通过调节发电机的制煤、制粉、锅炉，从燃烧系统开始的发电机组功率响应，其响应很 长，通常要1分钟），从而保证机组频率不会偏离50Hz太远。此外，在大电网自动发电控制 中主要考虑的是机组的二次调频性能，即机组每分钟的功率响应能力，而不考虑机组的一 次调频响应能力，即频率变化引起的功率响应变化（通常用速度变动率表示Hz/MW，是机组 频率响应系数的倒数）。
[0004] 小型电网中可参频率调节和功率快速平衡的发电机组很少，往往只有几台，甚至 只有两台机组，而火电机组对功率调节指令的响应都有达到分钟级的时间间隔要求，及通 常在1分钟内不能连续响应功率调节指令，尤其是反向的功率调节指令。本发明充分考虑 了小型电网孤网运行的上述特点，提出基于机组一次调频速度变动率和调节裕度的综合指 标进行机组轮流调节排序和功率分配的自动发电控制方法：在安全频率运行范围内让可调 发电机在1分钟内平均分布，每次选取一台发电机进行调节；而在非安全频率运行范围内 每次选取超过2/3可用调节容量的机组进行同时调节，剩余的机组用于应对可能出现的反 向功率调节需求。从而利用有限的机组在实现对分钟级以上慢速变化负荷跟踪的基础上， 通过对运行点和快速备用容量的调节，使得整个小型电网具有最优的一次调频响应能力， 实现对快速频率变化或者指定功率变化的快速跟踪。
【发明内容】
[0005] 为了实现小型电网孤网运行时利用数目很少的机组和有限的调节容量，在网内负 荷频繁波动情况下，维持频率稳定的目的，本发明提出一种小型电网孤网运行自动发电控 制方法。该方法基于机组一次调频速度变动率和调节裕度的综合指标进行机组轮流调节排 序和功率分配，在安全频率运行范围内让可调发电机在1分钟内平均分布，每次选取一台 发电机进行调节，而在非安全频率运行范围内每次选取超过2/3可用调节容量的机组进行 同时调节。
[0006] 一种小型电网孤网运行自动发电控制方法，特征在于，所述控制方法包括以下步 骤：
[0007] 步骤1 :获取各机组当前的实际发电功率piC(t)，下标i表示机组序号，根据各机组 实际发电功率是否达到其可调节容量限值或者是否在启停磨期间等功率调节约束条件，确 定各机组实时运行时的有功发电功率上限Q(t)和有功发电功率下限Di(t)，以及能够进行 上下调节的容量裕度，其中i表示机组序号，当调节容量裕度大于机组调节死区e，则认为 该机组具有上调节或下调节能力；
[0008] 步骤2 :根据日前负荷预测曲线或者经过实时修正的负荷预测曲线确定当前时段 所述小型电网内总发电的有功计划出力，按照参与发电的可调节机组的当前容量大小和快 速调节能力的不同将总的发电计划功率按照下式分配到各参与发电的机组，得到各机组在 当前时刻t的有功计划出力：
[0009]
【主权项】
1. 一种小型电网孤网运行自动发电控制方法，其特征在于：该方法基于机组一次调频 速度变动率和调节裕度的综合指标进行机组轮流调节排序和功率分配，在安全频率运行范 围内让可调发电机在1分钟内平均分布，每次选取一台发电机进行调节，而在非安全频率 运行范围内每次选取超过2/3可用调节容量的机组进行同时调节。
2. -种小型电网孤网运行自动发电控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步 骤： 步骤1 :获取各机组当前的实际发电功率PiC(t)，下标i表示机组序号，根据各机组实际 发电功率是否达到其可调节容量限值或者是否在启停磨期间等功率调节约束条件，确定各 机组实时运行时的有功发电功率上限Ci (t)和有功发电功率下限Di (t)，以及能够进行上下 调节的容量裕度，其中i表示机组序号，当调节容量裕度大于机组调节死区e，则认为该机 组具有上调节或下调节能力； 步骤2 :根据日前负荷预测曲线或者经过实时修正的负荷预测曲线确定当前时段所述 小型电网内总发电的有功计划出力，按照参与发电的可调节机组的当前容量大小和快速调 节能力的不同将总的发电计划功率按照下式分配到各参与发电的机组，得到各机组的当前 时刻t的有功计划出力：
式中下标k表示当前时刻t在发电计划曲线的第k时段，1天通常均分为96个时段，i 和j均为表示机组序号的下标，Na表示总的可参与自动发电控制的发电机组数目，P k为第k 时段总的发电计划功率，Ci (t)和Cj (t)分别为机组i和j在当前时刻t的有功发电功率上 限，\和S」分别为机组i和j的一次调频速度变动率，1^是机组承担基本负荷的权重系 数，P ijt(t)表示第k时段机组i按当前时刻t所处的容量限和速度变动率状态应分摊到的 有功计划出力； 步骤3 :计算出当前第k时段当前t时刻各机组有功计划出力Pi k(t)比上一时段末时 刻有功计划出力Pijrt(END)的增加量 Δ pi k (t) = pi k (t) -Pi (END)； 步骤4:选择正常运行的发电机母线，确定当前小型电网的参考频率，并计算频率偏差 Af，当频率偏差小于预定阈值时，认为小型电网处于安全频率范围内；当频率偏差大于或 等于预定阈值时，则认为小型电网处于不安全频率范围内； 步骤5 :计算频率偏差有功调节量；
其中，PF(t)为所述小型电网所有机组t时刻根据频率偏差应进行的有功调节量，即频 率偏差有功调节量，IcjPk1分别为发电厂机组频率调节的比例系数和积分系数，kp通常取 为小型电网的频率响应系数，积分环节Ic 1可取为1^的0. 1倍； 步骤6 :若当前孤网运行的所述小型电网处于安全频率范围之内，则让可调发电机在1 分钟内平均分布，每次选取一台发电机进行轮流调节； 步骤7 :若当前孤网运行的所述小型电网处于不安全频率范围时，则每次选取超过2/3 可用调节容量的机组进行同时调节以快速恢复频率。
3. 根据权利要求2所述的小型电网孤网运行自动发电控制方法，其特征在于： 在步骤2中，通常各调频机组，其承担基本负荷的权重系数匕为1 ;当希望某台机组承 担更多的动态调节时，令相应值为小于1的数值；对希望承担更多基础负荷即计划负荷的 机组，可令h为大于1的数值。
4. 根据权利要求2或3所述的小型电网孤网运行自动发电控制方法，其特征在于： 在步骤2中，若其中某台机组i分配到的功率大于该机组当前发电功率上限值即P i k(t) X； (t)，或者小于该机组当前发电功率下限值即Pi k (t) Oi (t)，则令该机组当前时刻的 有功计划出力等于其发电功率上限值或下限值，在k时段的所有机组的总的发电计划功率 中减去该机组的有功计划出力，然后对剩余的机组再按照步骤2中的公式进行功率分配， 直到将第k时段所有机组的总的发电计划功率按照各机组当前的发电功率限制和速度变 动率状态分配到各机组，且各机组均不越其当前发电功率上下限为止。
5. 根据权利要求2所述的小型电网孤网运行自动发电控