基于AGC的風力、水力互補發(fā)電系統(tǒng)的研究

郭明文

（桂林供電局,541002）

基于AGC的風力、水力互補發(fā)電系統(tǒng)的研究

郭明文

（桂林供電局,541002）

隨著我國居民人口數(shù)增加，用電量增加，隨之而來的就是電網(wǎng)規(guī)模的擴張，傳統(tǒng)的電網(wǎng)已經(jīng)無法滿足高用電量的需求，因此需要引進更加智能的發(fā)電系統(tǒng)，自動發(fā)電控制（AGC）應運而生，并且在現(xiàn)階段開發(fā)的電網(wǎng)中起著越來越重要的作用。具有這種功能的系統(tǒng)使得發(fā)電機以最經(jīng)濟的方式運行，從而保證了電力系統(tǒng)穩(wěn)定。

自動發(fā)電控制;AGC;經(jīng)濟;穩(wěn)定

1 自動控制系統(tǒng)的簡介

在如今的電網(wǎng)結構下，每個用電的區(qū)域按用電比例分配，共同來進行電力交易。每個用電區(qū)域需要保證自己區(qū)域內供電穩(wěn)定，并且要以最經(jīng)濟的方式進行運營。這種系統(tǒng)是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)。總結來講，有三個主要的目標：

（1） 為各區(qū)域分配發(fā)電的功率上下限，保證區(qū)域間的交換功率可以滿足要求。

（2） 使得發(fā)電能夠隨著不同的情況隨機變化，保證系統(tǒng)需要的頻率值。

（3）能夠進行自主改善功能，對出錯的環(huán)節(jié)能夠進行相應的調整，使得整個系統(tǒng)取 得最高的效益。

通過以上功能分析，可以得到這種具有自動發(fā)電控制系統(tǒng)的幾個基本的組成部分，信息傳輸部分、電廠整體控制部分、主站控制部分等等。ACD自動控制系統(tǒng)通過以上功能分析，可以得到這種具有自動發(fā)電控制系統(tǒng)的幾個基本的組成部分，信息傳輸部分、電廠整體控制部分、主站控制部分等等。ACD自動控制系統(tǒng)首先需要獲得經(jīng)過實時測量的數(shù)據(jù)，再根據(jù)相應的理論得到需要送往各個區(qū)域的指令，最后，通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)缆穼⑦@種指令再傳輸出去。

這套自動控制系統(tǒng)通過綜合考慮區(qū)域的承受能力以及發(fā)電能力來進行控制。對于一個周圍沒有其他控制系統(tǒng)的區(qū)域，只有單獨的一個控制中心，如果這個控制區(qū)的發(fā)電能力滿足不了該區(qū)域的用電需求，那么這個系統(tǒng)的頻率就會較小。如果用電需求是遠遠在其發(fā)電能力之下的，那么該系統(tǒng)的頻率就會很高。現(xiàn)在考慮另一種情況，當電力系統(tǒng)由很多個系統(tǒng)共同組成時，系統(tǒng)的頻率在各部分應當是一致的。因此，某一區(qū)域的供應和需求不平衡時，其他區(qū)域的發(fā)電系統(tǒng)就可以進行補充，這樣整個系統(tǒng)進行互補，互相平衡，使得整個系統(tǒng)的頻率保持穩(wěn)定。互相進行互補的規(guī)則由各個區(qū)域協(xié)同制定，需要區(qū)域之間合作時，由較高的機構進行整體調配，各個子系統(tǒng)接收到調配之后再根據(jù)自己的實際情況進行內部調整來滿足上一級的要求。需要注意的是，各個子系統(tǒng)應當保證自身穩(wěn)定工作的同時，保證和相鄰工作區(qū)域頻率的穩(wěn)定。為了使得整個電力系統(tǒng)穩(wěn)定持久的工作，進行協(xié)調的目標值應與最后的改進值保持一致，從而穩(wěn)定各個區(qū)域以及整個電力系統(tǒng)。

ACE是區(qū)域控制偏差，這個參數(shù)反映了電力系統(tǒng)內的承受能力與發(fā)電能力，頻率差異等因素所構成的誤差值。通過這個參數(shù)可以看出區(qū)域內的協(xié)調能力，功率是否虧損。這個值主要由區(qū)域間的交換與計劃值之間的偏差，整個系統(tǒng)的頻率與理想頻率之間的差值構成。還包括虧損的電量等等。

2 水力、風力互補發(fā)電的AGC系統(tǒng)

自然發(fā)電資源中，最能加以開發(fā)利用的就屬水力和風力發(fā)電了。但是風力發(fā)電的缺陷就是沒有風就沒有電，因此風力發(fā)電沒有一定的保障機制時，就無法保證電力的充足供應，風力發(fā)電必須依賴于風的存在。由于風是一個受季節(jié)影響較大的因素，比如在北方的冬天和春天，風力一般較大，并且一天之內的變化也不盡相同。因此為了更好的利用風力發(fā)電，就必須引入保障機制[3]。水利系統(tǒng)在穩(wěn)定性上可以與風力系統(tǒng)形成一定的補充，因此風力系統(tǒng)可以將水力系統(tǒng)作為發(fā)電保證，這兩者相互合作，可以實現(xiàn)平衡，持續(xù)發(fā)電的需求。風力發(fā)電可以融合在水力發(fā)電的系統(tǒng)中。在我國的北方，冬春季的風較大，夏秋季的風較小，而水能則是夏秋季較為豐富，冬春季較為枯涸，這樣就為風力、水力互補發(fā)電提供了相互合作的保障。

在我們實際生活中的水力發(fā)電系統(tǒng)，需要根據(jù)整個控制區(qū)域的需求，迅速并且可靠的進行發(fā)電，這就要求水電發(fā)電系統(tǒng)擁有很高的發(fā)電技術。現(xiàn)在引入的自動控制系統(tǒng)在保證水輪發(fā)電系統(tǒng)能夠自動工作的情況下來保證整個系統(tǒng)的自動工作的情況。根據(jù)整個系統(tǒng)的供電能力，區(qū)域的用電需求，以及水能資源、電力設施，在保證安全。穩(wěn)定的情況下，經(jīng)濟的進行發(fā)電。在進行這些工作時，還應當保證區(qū)域之間能夠安全穩(wěn)定的協(xié)調工作。

水電發(fā)電系統(tǒng)不僅僅要滿足當時用電的需求，還應當做出一定的準備來進行意外事件的防備。在出現(xiàn)突發(fā)情況下，應當能根據(jù)實際的情況進行調整，及時的相應，及時的改變發(fā)電的功率、頻率。必要時，還可以引入互補機制，使得周圍的區(qū)域可以進行及時的支援，來保證整個電力系統(tǒng)都能夠穩(wěn)定、經(jīng)濟的運作下去。這種防備機制應當具有反應速度快，變化范圍大的能力。

3 AGC自動控制系統(tǒng)下各區(qū)域協(xié)作分析

電力系統(tǒng)為了保障各個地區(qū)都能被穩(wěn)定、高效的供電，依照各個區(qū)域之間相互聯(lián)系的緊密型劃分了不同等級的區(qū)域，區(qū)域之間通過聯(lián)絡線進行連接。但是，值的注意的是，這種相互聯(lián)絡系統(tǒng)具有一定的脆弱與可摧毀性。在電力系統(tǒng)遭受到難以避免的自然環(huán)境影響時，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性就會直接受到危害，這樣就會使得用電區(qū)域得不到正常的供應，同時，也會產生很大的經(jīng)濟損失。因此，保證各區(qū)域之間聯(lián)系的穩(wěn)定性，是使得整個電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的保障。因此，本文提出的AGC自動控制系統(tǒng)在加強各區(qū)域之間聯(lián)絡穩(wěn)定性上起到了很大的改善作用。

在自動控制系統(tǒng)劃分好的子區(qū)域中，相互連接的區(qū)域之間的聯(lián)系通常都是軟連接，不具有一定的穩(wěn)定性，因此，自動控制系統(tǒng)就需要對聯(lián)絡線上的傳輸進行一定的限制與補充，使得傳輸值與目標值不差，或者相差很小，從而確保整個系統(tǒng)中各個內部子系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的相互聯(lián)絡，穩(wěn)定的供電。

在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，傳輸線上的功率由于在每個控制區(qū)的內部，因此不會作為總控制的目標，因此，在AGC自動控制系統(tǒng)中，應當引入一定的監(jiān)督和約束機制，一旦偏離設計好的目標值，就會直接傳送到控制中心，能夠加以及時的修正，防止功率不合理的增大或者縮小。

4 總結

本文結合傳統(tǒng)的發(fā)電模式，提出了AGC自動控制系統(tǒng)的理論，在分析水力與風力發(fā)電的優(yōu)缺點上，提出了風力、水力互補型的發(fā)電系統(tǒng)，基于這種理論，使得控制能夠更高效、穩(wěn)定的運行。

在考慮了各個區(qū)域之間弱連接的基礎上，提出一種可以互相制約、監(jiān)督的機制，保證各個子系統(tǒng)之間可以穩(wěn)定的進行傳輸，來保證整個系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定的運行。同時減少了自然災害的影響。

[1]焦健. 基于模糊控制的風水互補發(fā)電系統(tǒng)建模與仿真[D].東北石油大學,2013.

[2]邵萌. 海洋能多能互補智能供電系統(tǒng)總體開發(fā)方案研究及應用[D].中國海洋大學,2012.

[3]李泓澤. 電力系統(tǒng)多元主體間外部性影響機理及補償機制研究[D].華北電力大學,2013.

[4]張叢林. 水—火—風互補發(fā)電系統(tǒng)的容量優(yōu)化配置問題研究[D].天津大學,2012.

[5]甘凌霄. 孤島微電網(wǎng)中多種分布式低碳能源智能優(yōu)化分配算法研究[D].華南理工大學,2012

Research of wind power and water power complementary power generation system based on AGC

Guo Mingwen
(Guilin Power Supply Bureau，541002)

With the increase of population and the increase of electricity consumption,which is the expansion of the scale of power network,the traditional power grid has been unable to meet the demand of high power consumption.Therefore,the introduction of a more intelligent power generation system,automatic generation control (AGC)came into being,and plays a more and more important role in the development of the network at this stage.With this function,the system is running in the most economical way to ensure the stability of the power system.

automatic generation control;AGC;economy;stability