CPS2考核電網(wǎng)調(diào)頻分析

陳汝昌,何金定,朱欣春

(云南電力調(diào)度控制中心,昆明 650011)

CPS2考核電網(wǎng)調(diào)頻分析

陳汝昌,何金定,朱欣春

(云南電力調(diào)度控制中心,昆明 650011)

闡述了CPS標(biāo)準(zhǔn)下的南方電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率與偏差考核標(biāo)準(zhǔn),分析、研究了基于CPS2考核指標(biāo)的互聯(lián)電網(wǎng)調(diào)頻工作,結(jié)合云南電網(wǎng)的實(shí)際情況,提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施建議,并在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行調(diào)控中驗(yàn)證了相應(yīng)措施的有效性。

CPS2考核;電網(wǎng)調(diào)頻;云南電網(wǎng);改進(jìn)措施

1 前言

云南電網(wǎng)采用聯(lián)絡(luò)線功率和頻率偏差控制模式 (TBC),南網(wǎng)總調(diào)對(duì)于云南電網(wǎng)外送功率的調(diào)控情況進(jìn)行 CPS1和 CPS2指標(biāo)考核[1]。其中, CPSl指標(biāo)用于評(píng)價(jià)互聯(lián)電網(wǎng)內(nèi)的控制區(qū)ACE的變化特性及其與系統(tǒng)頻率偏差的關(guān)系,CPS2指標(biāo)用于評(píng)價(jià)互聯(lián)電網(wǎng)內(nèi)的控制區(qū)對(duì)于聯(lián)絡(luò)線潮流偏差的控制情況[2-3]。

云南省水電資源豐富,2013年,云南水電發(fā)電量居全國(guó)第二,僅次于四川,截至2014年初,云南電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)裝機(jī)容量50 968 MW,其中水電裝機(jī)容量達(dá)36198 MW,比例達(dá)71.02%,已成為全國(guó)大型水電基地之一。由于云南電網(wǎng)水電裝機(jī)比例較大,而水電機(jī)組較火電機(jī)組具有調(diào)節(jié)速度快,調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)勢(shì),理論上來(lái)說(shuō)云南電網(wǎng)在CPS考核中應(yīng)該存在較大的優(yōu)勢(shì),但是從南網(wǎng)總調(diào)對(duì)于南網(wǎng)區(qū)域內(nèi)各省區(qū)的CPS考核結(jié)果來(lái)看,云南電網(wǎng)雖然CPS1考核結(jié)果較好,但總體CPS2合格率較低,且多次出現(xiàn)日CPS2合格率低于95%的情況。隨著云南電網(wǎng)發(fā)供電規(guī)模的不斷擴(kuò)大,有必要研究如何充分發(fā)揮云南水電的調(diào)頻優(yōu)勢(shì),保障南方電網(wǎng)頻率穩(wěn)定,并進(jìn)一步提升云南電網(wǎng)外送聯(lián)絡(luò)線調(diào)控水平。

目前對(duì)CPS考核標(biāo)準(zhǔn)下的電網(wǎng)調(diào)頻分析研究更多是針對(duì)如何提升CPS1指標(biāo),或如何降低CPS考核罰電量來(lái)展開探討[4-6],但是基于CPS2考核指標(biāo)的調(diào)頻工作深入研究卻并不多見。本文將分析云南電網(wǎng)2013年第二季度的CPS2考核情況,探討如何基于CPS2考核標(biāo)準(zhǔn)改進(jìn)云南電網(wǎng)調(diào)頻工作的措施,并對(duì)改進(jìn)措施實(shí)施情況后的效果進(jìn)行分析和總結(jié)。

2 CPS2考核分析

2.1 2013年第二季度CPS考核

表1 南網(wǎng)五省區(qū)第二季度CPS指標(biāo)

從表1可以看出,受益于水電機(jī)組的快速調(diào)節(jié)效應(yīng),云南電網(wǎng)CPS1指標(biāo)較好,排名五省區(qū)第一位,但是CPS2指標(biāo)合格率卻比較低,排名五省區(qū)最后一位,且日CPS2合格率低于95%的天數(shù)多達(dá)10天,為五省區(qū)最差,這與云南電網(wǎng)的實(shí)際調(diào)頻能力并不相符。

2.2 考核原因分析

1)根據(jù)CPS標(biāo)準(zhǔn)下的自動(dòng)發(fā)電控制策略[2],云南電網(wǎng)AGC調(diào)節(jié)策略主要以CPS1參數(shù)合格為目標(biāo)進(jìn)行調(diào)節(jié),只要CPS1指標(biāo)合格,同時(shí)瞬時(shí)ACE值未達(dá)到AGC控制緊急區(qū),將不會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)。但因云南電網(wǎng)AGC緊急區(qū)門檻值為280 MW,遠(yuǎn)大于CPS2合格門檻值129.9 MW(即),故在頻率偏差較大的時(shí)段,需要調(diào)度員及時(shí)人工干預(yù),才能保證CPS2不被考核。調(diào)度員疲于出力調(diào)整,結(jié)果卻不盡如人意。從電網(wǎng)的實(shí)際調(diào)頻工作來(lái)看,本來(lái)云南電網(wǎng)擁有充足的水電快速調(diào)節(jié)備用,可以參與頻率偏差調(diào)整,使電網(wǎng)頻率向有利方向發(fā)展,但因?yàn)镃PS2合格率門檻值較低,云南電網(wǎng)只能在一定程度內(nèi)對(duì)頻率進(jìn)行支援,若支援力度過(guò)大,雖對(duì)電網(wǎng)頻率穩(wěn)定做出貢獻(xiàn),卻會(huì)因CPS2指標(biāo)不合格而遭到考核,極大地限制了云南水電機(jī)組參與省級(jí)電網(wǎng)間的功率相互支援,隨著云南電網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展,發(fā)電出力占南方電網(wǎng)的比重進(jìn)一步增加,將更不利于整個(gè)南方電網(wǎng)的頻率實(shí)時(shí)調(diào)控。

2)南網(wǎng)總調(diào)在云南電網(wǎng)內(nèi)管轄機(jī)組容量達(dá)18 850 MW,占云南電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)裝機(jī)容量比例為36.98%,云南中調(diào)直接調(diào)管的機(jī)組容量為25568 MW,比例50.2%,其余為省地共調(diào)或者地縣調(diào)直調(diào)機(jī)組。南網(wǎng)總調(diào)管轄機(jī)組單機(jī)容量大,調(diào)節(jié)性能好,但受制于流域梯級(jí)優(yōu)化調(diào)度及斷面控制等約束,只能按日發(fā)電計(jì)劃接帶負(fù)荷,不能參與聯(lián)絡(luò)線的實(shí)時(shí)調(diào)控;省地調(diào)共調(diào)或地縣調(diào)直調(diào)水電廠均為徑流式電站,調(diào)節(jié)性能差,也無(wú)法參與聯(lián)絡(luò)線的實(shí)時(shí)調(diào)控;因此,云南電網(wǎng)外送聯(lián)絡(luò)線實(shí)時(shí)調(diào)整主要由中調(diào)直調(diào)機(jī)組承擔(dān)。其中,漫灣、大朝山電廠自2003年均投產(chǎn)發(fā)電后,一直作為云南電網(wǎng)外送聯(lián)絡(luò)線實(shí)時(shí)調(diào)整的主力電廠。近年來(lái),雖然云南電網(wǎng)規(guī)模、負(fù)荷水平、管轄電廠、機(jī)組總?cè)萘坎粩鄶U(kuò)大增加,但綜合送出斷面受阻情況、水庫(kù)水情及機(jī)組性能等因素后,目前仍然只能依賴漫灣、大朝山電廠實(shí)時(shí)調(diào)整外送聯(lián)絡(luò)線,兩個(gè)電廠不變的調(diào)整能力已逐漸不能滿足電網(wǎng)規(guī)模和負(fù)荷水平的不斷增長(zhǎng)。

3)隨著云南電網(wǎng)的高速發(fā)展,發(fā)電出力規(guī)模不斷擴(kuò)大,現(xiàn)行的AGC控制參數(shù)及CPS考核參數(shù)設(shè)置不合理。表2是對(duì)第二季度云南電網(wǎng)CPS2被考核點(diǎn)及對(duì)應(yīng)ACE分布區(qū)間的統(tǒng)計(jì)情況。

表2 云南電網(wǎng)第二季度CPS2考核分布統(tǒng)計(jì)

從表2得出,云南電網(wǎng)約76%的CPS2被考核點(diǎn)ACE均值分布在130～195 MW之間。

接下來(lái)再分析一下云南電網(wǎng)AGC控制參數(shù)和CPS考核參數(shù)設(shè)置的情況。

表3 南網(wǎng)五省區(qū)AGC控制參數(shù)

上述參數(shù)是2011年南網(wǎng)總調(diào)根據(jù)五省區(qū)發(fā)電出力情況計(jì)算得出的B值分配,根據(jù)L10=1.65*由此計(jì)算得出云南電網(wǎng)L10=129.9 MW,即當(dāng)云南電網(wǎng)十分鐘ACE均值大于129.9 MW時(shí),對(duì)應(yīng)考核點(diǎn)的CPS2指標(biāo)將被記為不合格。

隨著云南電網(wǎng)規(guī)模快速擴(kuò)大,最高發(fā)電出力已經(jīng)由2011年的21023MW,增加至2013年28 388 MW,相應(yīng)占南方電網(wǎng)發(fā)電總出力的比例也由17%增加至24%。因此,云南電網(wǎng)的調(diào)頻參數(shù)仍按照2011年參數(shù)設(shè)置不利于充分發(fā)揮云南水電調(diào)節(jié)速度快、調(diào)節(jié)靈活的優(yōu)勢(shì),在此參數(shù)下的考核指標(biāo)對(duì)于云南電網(wǎng)也較為苛刻。

3 CPS2考核指標(biāo)提升措施

3.1 修改云南電網(wǎng)AGC控制參數(shù)

根據(jù)2013年云南電網(wǎng)發(fā)電出力規(guī)模占南方電網(wǎng)發(fā)電出力的比例進(jìn)行重新測(cè)算,云南電網(wǎng)B值應(yīng)修改為272 MW/0.1Hz,對(duì)應(yīng)=195.9 MW。參考表2,若按此參數(shù)計(jì)算,云南電網(wǎng)第二季度中76%的CPS2被考核點(diǎn)將不會(huì)被考核,日CPS2合格率低于95%的天數(shù)將降低至0天。

3.2 增加CPS2指標(biāo)監(jiān)視告警功能

1)在云南電網(wǎng)監(jiān)視控制系統(tǒng)中,設(shè)置瞬時(shí)ACE告警門檻為120 MW,一旦ACE瞬時(shí)值超過(guò)門檻值,發(fā)出語(yǔ)音告警,提醒調(diào)度員及時(shí)干預(yù)。

2)設(shè)置 ACE十分鐘均值告警門檻為100 MW,一旦云南電網(wǎng)ACE十分鐘均值超過(guò)門檻值,發(fā)出語(yǔ)音告警,提醒調(diào)度員及時(shí)干預(yù)。

3)實(shí)時(shí)采集南網(wǎng)總調(diào)CPS考核系統(tǒng)中當(dāng)天CPS2合格率以及被CPS2被考核點(diǎn)數(shù)量,并在監(jiān)視系統(tǒng)展示CPS2當(dāng)天合格率以及考核點(diǎn)裕度 (8 -被考核點(diǎn)數(shù)量),便于調(diào)度員實(shí)時(shí)掌握當(dāng)天的CPS2考核情況,提示注意加強(qiáng)后續(xù)調(diào)控。

3.3 加強(qiáng)對(duì)CPS2指標(biāo)的監(jiān)控

進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)時(shí)調(diào)控中對(duì)CPS2這一考核指標(biāo)的關(guān)注度,在CPS1合格的情況下不能忽視對(duì)CPS2的調(diào)整。特別是在電網(wǎng)持續(xù)低頻或高頻造成云南電網(wǎng)外送持續(xù)多送或少送時(shí),注意及時(shí)進(jìn)行人工干預(yù),保證CPS2考核指標(biāo)在合格范圍內(nèi)。

3.4 增加中調(diào)直調(diào)機(jī)組出力計(jì)劃曲線

針對(duì)南網(wǎng)總調(diào)管轄機(jī)組占云南電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)裝機(jī)容量比例越來(lái)越大的實(shí)際情況,增加了中調(diào)直調(diào)機(jī)組計(jì)劃出力曲線 (全網(wǎng)總出力計(jì)劃-總調(diào)管轄電廠總計(jì)劃),并計(jì)算出每15分鐘發(fā)電計(jì)劃的變化量,便于調(diào)度員及時(shí)安排中調(diào)直調(diào)水電機(jī)組開停機(jī),避免因開停機(jī)不及時(shí),導(dǎo)致漫灣、大朝山電廠調(diào)節(jié)備用不足,造成云南電網(wǎng)CPS2指標(biāo)被考核。

4 采取措施后的調(diào)控效果

經(jīng)云南中調(diào)加強(qiáng)了CPS2指標(biāo)考核實(shí)時(shí)監(jiān)視、調(diào)控,并于2013年11月初與南網(wǎng)總調(diào)溝通協(xié)調(diào),將云南電網(wǎng)AGC控制及考核參數(shù)設(shè)置為B值= 272MW/0.1Hz、L10=195.9 MW后,充分發(fā)揮了云南水電機(jī)組的對(duì)調(diào)頻及網(wǎng)間功率相互支援的優(yōu)勢(shì),云南電網(wǎng)CPS考核指標(biāo)也大幅提升。

每年的6月至10月屬于云南汛期,水電發(fā)電比重可達(dá)90%以上,CPS較容易調(diào)控,而4、5月以及11、12月屬于云南枯期,發(fā)電規(guī)模及水火電發(fā)電比例均較為接近,因此CPS指標(biāo)調(diào)控難度相當(dāng),具有較強(qiáng)的可比性。因此,選取改進(jìn)措施采用前的4、5月及改進(jìn)措施采用后的11、12月云南電網(wǎng)的CPS考核指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析。

表4 云南電網(wǎng)4、5、11、12月CPS指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

從表4可明顯看出,文中所提出的各項(xiàng)改進(jìn)措施對(duì)于提升云南電網(wǎng)外送聯(lián)絡(luò)線控制水平非常有效,經(jīng)采取相應(yīng)措施后,在中調(diào)調(diào)度員人工干預(yù)工作量未增加的情況下,云南電網(wǎng)CPS1指標(biāo)略微上升,CPS2合格率指標(biāo)大幅上升,CPS考核罰電量也大幅減少,同時(shí)日 CPS2合格率低于95%的天數(shù)降至0天。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合調(diào)度運(yùn)行工作中的實(shí)際調(diào)控經(jīng)驗(yàn),對(duì)基于CPS2考核標(biāo)準(zhǔn)下的電網(wǎng)調(diào)頻工作進(jìn)行了深入的分析和研究,提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施,并在云南電網(wǎng)外送聯(lián)絡(luò)線調(diào)控中實(shí)際應(yīng)用,證明了相應(yīng)措施的有效性,從根本上扭轉(zhuǎn)了云南電網(wǎng)CPS2指標(biāo)考核不佳的被動(dòng)局面,充分發(fā)揮了云南水電的調(diào)頻優(yōu)勢(shì),增大了云南電網(wǎng)對(duì)于其它省級(jí)電網(wǎng)的功率相互支援力度,提升了云南電網(wǎng)外送聯(lián)絡(luò)線實(shí)時(shí)調(diào)控水平,有利于保障南方電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定。

[1] 中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司.南方電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率與系統(tǒng)頻率偏差控制和考核管理辦法 (試行)[Z].2005.

[2] 高宗和,滕賢亮,張小白.互聯(lián)電網(wǎng)CPS標(biāo)準(zhǔn)下的自動(dòng)發(fā)電控制策略 [J].

電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2005,29.

[3] 張瑞陽(yáng),李小軍,宋莉.南方電網(wǎng)2007年CPS參數(shù)調(diào)整分析與計(jì)算 [J].東北電力大學(xué)學(xué)報(bào),2008,28.

[4] 王邦一,朱欣春,王珍意.云南電網(wǎng)CPS考核情況及其改善措施分析 [J].2008年云南電力技術(shù)論壇論文集.

[5] 王炳焱,等.廣東電網(wǎng)CPS調(diào)節(jié)策略研究 [J].廣東電力,2010,23.

[6] 楊貴鐘,等.福建電網(wǎng)AGC系統(tǒng)控制策略改進(jìn) [J].福建電力與電工,2004,24.

Analysis of Power Grid Frequency Control Based on CPS2 Standard

CHEN Ruchang,HE Jinding,ZHU Xinchun
(Yunnan Electric Power Dispatching Control Center,Kunming 650011)

In this paper,the control mode and evaluation for tie-line load frequency bias under control performance standard in China Southern Power Grid are introduced.The frequency controlling based on CPS2 standard in interconnected power grid are analyzed.Combined with the actual situation in Yunnan power grid,a series of measures,which is effective in practical application, to improve the CPS2 evaluation level are proposed.

control performance standard 2;power grid frequency control;yunnan power grid;measures to improve.

TM73

B

1006-7345(2014)03-0029-03

2014-03-03

陳汝昌 (1985),男,本科,工程師,云南電力調(diào)度控制中心,從事電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行工作 (e-mail)346490316@qq.com。

何金定 (1978),男,碩士,高級(jí)工程師,云南電力調(diào)度控制中心,從事電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理工作。

朱欣春 (1973),男,碩士,高級(jí)工程師,云南電力調(diào)度控制中心,從事電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理工作。