一次調(diào)頻現(xiàn)狀及存在問題分析

摘 要：頻率質(zhì)量是電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要指標(biāo)之一，發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻性能對維持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定至關(guān)重要。本文簡要介紹了發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻的作用和原理，我國電網(wǎng)投入一次調(diào)頻的情況及目前存在的問題。

關(guān)鍵詞：頻率，一次調(diào)頻，電網(wǎng)

0前言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，電網(wǎng)負(fù)荷急劇加大，特別是沖擊性、非線性負(fù)荷的不斷增長，使電網(wǎng)頻率降低，電壓波形畸變，電壓波動、閃變和三相不平衡等電能質(zhì)量問題日益突出，直接影響到電能的質(zhì)量。我國電力頒發(fā)的《電力系統(tǒng)調(diào)度管理規(guī)程》中明確規(guī)定系統(tǒng)頻率標(biāo)準(zhǔn)為50Hz，偏差不得超過士0.2Hz。頻率超過允許范圍都會影響電力系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)組和用戶的安全和經(jīng)濟(jì)效益。因此，投入大機(jī)組的一次調(diào)頻功能，提高電網(wǎng)負(fù)荷變化時的頻率響應(yīng)能力，保持系統(tǒng)頻率在允許范圍之內(nèi)，確保高質(zhì)量的電力供應(yīng)是非常重要的。

1.一次調(diào)頻原理及有關(guān)參數(shù)

一次調(diào)頻功能主要是根據(jù)電網(wǎng)頻率的變化，按照一次調(diào)頻預(yù)定的曲線，對機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，其核心是在電網(wǎng)負(fù)荷發(fā)生變化的時候，利用鍋爐蓄能，根據(jù)轉(zhuǎn)速變化調(diào)整汽機(jī)功率，

以達(dá)到在有限功率變化的前提下實(shí)現(xiàn)功率與負(fù)荷平衡[2]。

一次調(diào)頻的主要技術(shù)參數(shù)如下：

1.1.轉(zhuǎn)速不等率：

對承擔(dān)基本負(fù)荷的機(jī)組，一般取其不等率大一些，以希望電網(wǎng)周波的變化對其功率的影響要小，保證機(jī)組在經(jīng)濟(jì)工況下長期運(yùn)行；對承擔(dān)尖峰負(fù)荷的機(jī)組，則不等率要小一些，在電網(wǎng)周波變化后希望多分擔(dān)一點(diǎn)變動負(fù)荷。

1.2.遲緩率

機(jī)組的遲緩率：是指由于調(diào)速器、傳動放大機(jī)構(gòu)和配汽機(jī)構(gòu)部件有磨擦、間隙等原因使輸入信息與輸出信息之間存在的遲緩現(xiàn)象，這種遲緩現(xiàn)象作用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)使在一定的轉(zhuǎn)速變化范圍Δn，機(jī)組功率不變。遲緩率ε的計算如公式（2）：

1.3.調(diào)頻死區(qū)

機(jī)組一次調(diào)頻頻率死區(qū)是指系統(tǒng)在額定轉(zhuǎn)速附近對轉(zhuǎn)速的不靈敏區(qū)，為了在電網(wǎng)頻率變化較小的情況下提高機(jī)組穩(wěn)定性，一般在電調(diào)系統(tǒng)設(shè)置有頻率死區(qū)。

1.4.一次調(diào)頻動態(tài)特性

一次調(diào)頻特性是汽輪發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行的基本特性之一，它是指電網(wǎng)負(fù)荷變化引起電網(wǎng)的頻率發(fā)生變化后，機(jī)組在控制系統(tǒng)的作用下自動地增加或減小自身的功率，從而限制電網(wǎng)頻率變化的特性。

2.電網(wǎng)一次調(diào)頻現(xiàn)狀

2.1.華東電網(wǎng)一次調(diào)頻工作概況

經(jīng)過華東各省市的共同努力，于2001年11月至12月，對上海、安徽、江蘇等省市進(jìn)行了區(qū)域頻率響應(yīng)特性試驗及機(jī)組的一次調(diào)頻測試，試驗結(jié)果良好。由于有機(jī)組一次調(diào)頻的作用，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生大的事故，尤其是系統(tǒng)出力發(fā)生突變時，系統(tǒng)頻率的波動幅度、周期比未投入一次調(diào)頻前的要小得多，華東電網(wǎng)的頻率質(zhì)量也有了明顯的提高，一次調(diào)頻投入后，對提高華東電網(wǎng)內(nèi)三省一市調(diào)度聯(lián)絡(luò)線考核的CPS合格率作用非常明顯。

2.2.華中電網(wǎng)一次調(diào)頻工作概況

華中電網(wǎng)由于水電比重較大，自動發(fā)電控制系統(tǒng)投運(yùn)較早，華中電網(wǎng)歷來依賴其他手段來調(diào)整和控制電網(wǎng)頻率。但隨著全國互聯(lián)電網(wǎng)的形成，以及三峽、沁北等電廠大機(jī)組的投產(chǎn)和大容量直流輸電線路的投運(yùn)，華中電網(wǎng)的頻率特性發(fā)生了很大變化，發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻性能對穩(wěn)定電網(wǎng)頻率的作用更加重要。在全網(wǎng)各省（市）調(diào)、各直調(diào)電廠的支持和配合下，華中

網(wǎng)調(diào)有計劃、分批次地將全網(wǎng)統(tǒng)調(diào)機(jī)組投入一次調(diào)頻功能。2005年12月20日，華中電網(wǎng)第一批120臺共計3200萬千瓦發(fā)電機(jī)組，投入了一次調(diào)頻功能。自投入一次調(diào)頻以來頻率合格率大幅度提高，電網(wǎng)頻率比以前平滑許多，系統(tǒng)應(yīng)付沖擊負(fù)荷的能力大大提高。

2.3.南方電網(wǎng)一次調(diào)頻工作概況

南方電監(jiān)會《南方區(qū)域電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理若干指導(dǎo)意見》要求，所有并入南方區(qū)域電力系統(tǒng)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組都必須具備并投入一次調(diào)頻功能。從2005年7月1日起，南方電網(wǎng)試行以電網(wǎng)頻率控制性能標(biāo)準(zhǔn)（CPS）為核心的《南方電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率與系統(tǒng)頻率偏差控制與考核管理辦法》，通過試運(yùn)行，南方電網(wǎng)頻率指標(biāo)顯著提高。一次調(diào)頻功能對提高電網(wǎng)的控制水平和安全水平起到了良好的作用，取得了明顯的效果；

2.4.西北電網(wǎng)一次調(diào)頻工作概況

為進(jìn)一步提高電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，提高供電質(zhì)量，增強(qiáng)西北電網(wǎng)的抗事故能力，國電西北公司積極組織，推進(jìn)西北電網(wǎng)各歸調(diào)機(jī)組的一次調(diào)頻試驗和西北電網(wǎng)一次調(diào)頻聯(lián)調(diào)試驗，同時，對機(jī)組的一次調(diào)頻性能提出了一些具體的要求。《西北網(wǎng)調(diào)直調(diào)發(fā)電企業(yè)并網(wǎng)運(yùn)行管理考核細(xì)則》中規(guī)定：網(wǎng)調(diào)直調(diào)發(fā)電機(jī)組必須參與一次調(diào)頻。機(jī)組一次調(diào)頻基本性能指標(biāo)要求：水電機(jī)組死區(qū)控制在士0. 05 Hz內(nèi)；水電機(jī)組轉(zhuǎn)速不等率大于3%；一次調(diào)頻的投運(yùn)范圍為機(jī)組的核定出力；當(dāng)電網(wǎng)頻率變化超過機(jī)組一次調(diào)頻死區(qū)時，機(jī)組應(yīng)在30s內(nèi)根據(jù)機(jī)組響應(yīng)目標(biāo)完全響應(yīng)。

3.一次調(diào)頻存在的問題

一次調(diào)頻對電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定起到了一定的積極作用，但是，由于受經(jīng)濟(jì)和安全指標(biāo)等因素的影響，有些發(fā)電廠具備一次調(diào)頻功能但并未啟動發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻功能；也有一些發(fā)電廠積極投入了此項功能，但是由于沒有正確操作或設(shè)置等原因的影響，并未對電網(wǎng)頻率穩(wěn)定作出貢獻(xiàn)，給電廠造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失；更有一些電廠根本不具備實(shí)行一次調(diào)頻的條件；這樣勢必對電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定十分不利。現(xiàn)總結(jié)出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因大致有以下幾種：

3.1.對機(jī)組一次調(diào)頻功能的理解不夠。

3.2.認(rèn)識上存在誤區(qū)，認(rèn)為“一次調(diào)頻投入”會引起機(jī)組出力隨頻率的頻繁波動。實(shí)際上，投入一次調(diào)頻回路后，只要頻率變化在整定的死區(qū)范圍內(nèi)，一次調(diào)頻功能由于死區(qū)的設(shè)置是不會動作的，即一次調(diào)頻功能只會在頻率變化超出整定范圍才動作，在正常頻率范圍內(nèi)是不會引起機(jī)組出力隨頻率的頻繁波動的[3]。

3.3.所謂的“帶基本負(fù)荷方式”，實(shí)際上也是通過人為地設(shè)置一定寬度的頻率死區(qū)來實(shí)現(xiàn)的，但是如果死區(qū)寬度被設(shè)置太寬或幅度被限制過小，就會出現(xiàn)電網(wǎng)頻率已達(dá)到事故范圍而機(jī)組一次調(diào)頻功能仍不能動作的情況。

3.4.部分擁有快速數(shù)字電液調(diào)速器（DEH）的機(jī)組未能進(jìn)行一次調(diào)頻的原因主要有：3.4.1.是機(jī)組中的一次調(diào)頻回路未投入，3.4.2.是頻率反饋校正回路中的頻率死區(qū)和幅度設(shè)置不合理。

3.5.機(jī)組投入一次調(diào)頻后，從電網(wǎng)運(yùn)行管理的角度看，對各機(jī)組執(zhí)行一次調(diào)頻情況進(jìn)行考核，是保證和提高一次調(diào)頻工作的必要手段，而目前這方面的工作還不是很完善。

4.結(jié)論與建議

4.1.有一定科研資金的投入：由于一次調(diào)頻工作對系統(tǒng)的重要性，故有必要對各機(jī)組執(zhí)行一次調(diào)頻的情況進(jìn)行評價和考核，而目前需解決的問題是如何對各機(jī)組與一次調(diào)頻有關(guān)的實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和儲存，要開展這方面的基礎(chǔ)工作，一定的資金投入是非常重要

4.2.制定相應(yīng)的規(guī)定，做好系統(tǒng)的總體規(guī)劃：要使一次調(diào)頻工作系統(tǒng)化和規(guī)范化，就必須在現(xiàn)有的各種運(yùn)行管理的規(guī)章制度中增加一次調(diào)頻管理的規(guī)定，使一次調(diào)頻工作有章可循。同時在此基礎(chǔ)上，還要制定具體的、可操作的實(shí)施細(xì)則，從而保證一次調(diào)頻工作的順利開展。4.3.要考慮電力體制改革對今后一次調(diào)頻工作開展的影響：由于電力體制的改革，特別是廠網(wǎng)分開后，對機(jī)組參與一次調(diào)頻的各項技術(shù)要求和規(guī)定必須體現(xiàn)在機(jī)組的并網(wǎng)協(xié)議中。在進(jìn)入電力市場后，對機(jī)組執(zhí)行一次調(diào)頻情況的考核和獎罰應(yīng)能充分體現(xiàn)在市場的規(guī)則中，從而避免對一次調(diào)頻的考核規(guī)定與電力市場規(guī)則可能存在的沖突和重復(fù)。

一次調(diào)頻是實(shí)現(xiàn)廠網(wǎng)協(xié)調(diào)的重要手段之一，對于穩(wěn)定電網(wǎng)頻率、使電網(wǎng)能夠迅速克服突發(fā)的負(fù)荷擾動具有不可替代的作用，各廠應(yīng)從保持電網(wǎng)穩(wěn)定的大局出發(fā)， 正確認(rèn)識投入一次調(diào)頻的重要性和緊迫性。

參考文獻(xiàn)：

[1]張勤 劉雙林 梁兆瑞. 投入發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻功能確保電網(wǎng)高質(zhì)量電力供應(yīng)[J].邯鄲熱電有限責(zé)任公司（河北邯鄲056004） 華北電力技術(shù)，2002（6）：52-54.

[2]劉康寧 紀(jì)云鋒.DEH系統(tǒng)一次調(diào)頻功能的實(shí)踐[J].

[3]孫成，高伏英. 華東電網(wǎng)一次調(diào)頻在電網(wǎng)運(yùn)行中的作用及性能分析[J].國電華東電力調(diào)度通信中心， 第二十八屆中國電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行會收錄論文全集：3-6

[4]毅明 ，羅承廉 ，孟遠(yuǎn)景 ，何南強(qiáng).河南電網(wǎng)頻率響應(yīng)及機(jī)組一次調(diào)頻問題的分析研究[J]。河南電力調(diào)度通信中心，2002（7）：35-38.

[5]一次調(diào)頻使華中電網(wǎng)更堅強(qiáng).國家電力項目網(wǎng)新聞中心.2006.2.28