淺析水電站調整負荷時不合格電量的產生與控制

盧彥林，任良均

(毛爾蓋水電有限公司、阿壩水電開發有限公司，四川阿壩 623504)

淺析水電站調整負荷時不合格電量的產生與控制

盧彥林，任良均

(毛爾蓋水電有限公司、阿壩水電開發有限公司，四川阿壩 623504)

實踐證明:通過巧妙改變負荷升降速率，在調整電廠負荷時，電廠實際執行電量更加接近于調度計算電量，大大減少了日發電偏差不合格電量的產生，從而提升了電廠運行管理水平和經濟效益。

不合格電量;產生原因;考核辦法;措施;注意事項

1 概述

不合格電量是反應電廠是否嚴格按照調度下達的日發電計劃曲線或負荷指令執行的一個重要指標。近年來，隨著電網規模越來越大，對電能質量要求越來越高，為規范電力調度行為，提高電廠運行管理水平，華中電監局出臺《華中區域并網發電廠輔助服務管理實施細則》和《華中區域發電廠并網運行管理實施細則》，對不合格電量管理提出了嚴格的要求。

2 不合格電量定義及產生原因

不合格電量是指電廠上網有功負荷偏離調度計劃曲線或負荷指令±2%以外的上網電量。

在電力生產中，產生不合格電量的因素很多，有調令執行錯誤、未按要求調整負荷等人為原因，有機組或調速器故障停運、電能量采集裝置(TMR)故障等設備原因。根據對不合格電量的統計分析，90%以上的不合格電量是產生在升降負荷的過程中。

3 四川電網不合格電量結算考核辦法

四川電網所有統調電廠均在調度機構備案負荷升降速率，調度按照各電廠備案的升降速率計算在升降負荷時的電量，并與電廠實際執行電量進行比較，偏離調度計算電量±2%以外的電量為不合格電量。不合格電量考核數據來源于各電廠電能量采集裝置，數據采樣頻率為1分鐘，5分鐘為一個考核結算點，即5分鐘內的積分電量不得偏離其±2%，否則記為不合格電量。

4 調整負荷時生產不合格電量的原因分析

4．1四川電網調度計算電量

為了便于分析，本文以毛爾蓋水電站為例進行計算分析，毛爾蓋水電站裝機容量420MW，機組固有爬坡率是60MW/min，在調度備案負荷升降速率為60MW/min。某日調度計劃曲線為0∶15負荷是0MW，0∶20負荷是420MW，為方便計算，本文以升負荷為例進行計算，降負荷同理，在此不再贅述。

按照計劃，毛爾蓋水電站從0∶20開始按照60MW/min速率升負荷，直至達到420MW，表1為升負荷過程。

單位:MW、MWh

表1 調度計算升負荷過程表

通過對表1升負荷過程數據分析后得知，在負荷升降過程中的負荷總量按以下公式計算

式中 k為調度備案負荷升降速率，單位為MW/分鐘;t為機組升降至規定負荷需的時間，單位為分鐘;P為升降負荷時的初始值;S為開始升降負荷至規定負荷時的負荷總量。

4．2 電廠實際執行電量

式中各字母的含義同式(1)。

4．3 電量偏差比較與分析

從式(1)和式(2)比較可以看出，調度計算電量與電廠實際執行電量差(升負荷時k為正，降負荷時為負)，若將該負荷用坐標軸加以描繪，如圖1所示，階梯形折線a、直線d及時間軸所包羅的陰影部分面積為調度計算電量，而斜線b、直線d及時間軸所包羅的陰影部分面積為按速率k執行所產生的實際電量。而雙陰影部分即為兩者之間的偏差電量。結合表1可知0∶21～0∶25調度計算電量是1．5kWh，允許波動范圍是1．47～1．53kWh，實際執行的電量是1．25kWh，產生不合格電量0．22kWh;0∶26～0∶30調度計算電量是3．4kWh，允許波動范圍是3．332～3．468 kWh，實際執行的電量是3．3kWh，產生不合格電量0．032kWh。

由于電廠機組爬坡率的存在，機組在升降負荷過程中，負荷不可能在瞬間達到設定值，而是以斜率為k的爬坡率增加。因此實際負荷升降過程的負荷總量按以下公式計算

圖1

從以上分析可以看出，調度計算電量是在單位分鐘內對計劃負荷的積分電量，實際執行電量是在單位分鐘內對爬坡過程的積分電量，計劃負荷是一個常數，而爬坡過程是斜率為k的斜線，即使排除其他負荷波動因素，機組在升降負荷時，均會產生超欠電量t，若在5分鐘以內，該差值偏離調度計算電量的±2%，就會產生不合格電量。因此，調度計算電量和實際執行電量兩者計算存在的差別，是造成升降負荷中產生不合格電量的主要原因。

5 修改負荷調整速率控制不合格電量措施

5．1 降低升降負荷速率控制不合格電量

圖2

以日計劃曲線為0∶15負荷0MW，0∶20負荷300MW為例，將此過程用坐標軸加以描述，如圖2所示。圖2中階梯形折線a、直線d及時間軸所包羅的陰影部分面積為調度計算電量;折線b、直線d及時間軸所包羅的陰影部分面積為實際執行電量;每分鐘實際執行電量要比調度機構的計算電量少圖2中雙陰影三角形c的面積，即

5．2 放大升降負荷速率控制不合格電量

式中 k為調度備案負荷升降速率，k1為實際執行時負荷升降速率，單位為MW/分鐘，t為機組升降至規定負荷需的時間，單位為分鐘，P為升降負

考慮到不合格電量5分鐘為一個考核結算點，取t=5可得

式(5)表明，當實際升降負荷速率等于調度備案負荷升降速率的1．2倍時，調度計算電量與實際執行電量完全相等，徹底消除升降負荷時不合格電量的產生。

以毛爾蓋日計劃曲線為0∶15負荷60MW，0∶20負荷200MW為例。0∶20本應該按照調度備案升降速率30MW/min調整負荷，但在實際調整時按36MW/min來調整。圖3所示階梯形折線a、直線d及時間軸所包羅的陰影部分面積為調度計算電量;折線b、直線d及時間軸所包羅的陰影部分面積為實際執行電量，在整個升降負荷過程中，超發部分電量e正好彌補欠發部分電量c，消除升降負荷時不合格電量的產生。荷時的初始值，將式(3)進行化解得

圖3

6 修改負荷升降速率注意事項

(1)從調度以5min為一個考核結算點出來講，負荷升降速率越小，則產生的不合格電量越少，但負荷升降速率并不是越小越好，而是要在15min內將全廠負荷從零調整到額定值為宜。

(2)在放大升降負荷速率時，若實際升降負荷速率小于機組固有爬坡率，在下一個5min開始，應以調度備案升降速率在該點的負荷值為初始值進行升降。

(3)在調整電廠負荷時，由于調速器、通訊設備存在一定的響應時間，可結合電站本身設備實際，在調整時可以提前3～5s。

7 結 語

本文深入剖析了四川電網對日發電偏差不合格電量的考核規則，通過對水電站負荷調整過程的計算分析，找出了水電站在調整負荷時產生日發電偏差不合格電量的原因所在，提出了改變負荷升降速率以達到減少日發電偏差不合格電量的目的。實踐證明:通過巧妙改變負荷升降速率，在調整電廠負荷時，電廠實際執行電量更加接近于調度計算電量，大大減少了日發電偏差不合格電量的產生，從而提升了電廠運行管理水平和經濟效益。

(責任編輯:卓政昌)

水電站安全與反恐怖防范設計報告通過評估

日前，水規總院組織召開了金沙江中游梨園、阿海、魯地拉水電站和四川雅礱江官地水電站反恐怖安全防范系統專題設計報告評估會，基本同意專題報告的主要內容。梨園、阿海、魯地拉水電站分別為《金沙江中游河段水電規劃報告》推薦的"一庫八級"開發方案的第三、第四、第七個梯級，均為一等大(I)型工程。本次水電站反恐怖安全防范系統專題設計報告評估，對我國大型水電工程反恐怖安全防范系統設計具有示范作用，通過本次評估會，可以很好地指導下階段水電站在反恐怖安全防范系統招標和實施過程，對項目的具體實施有較大的推動作用。

去年全國發電量同比增加增量集中在水電

國家統計局數據顯示，2014年全國發電量為54320億千瓦時，同比上升5．09%。增量幾乎全部來自于水電，水力發電為9442億千瓦時，同比增長24．61%;火力發電41851億千瓦時，同比微漲0．17%，基本與2013年持平。根據中電聯數據，2014年1至11月超過百萬千瓦裝機容量的水電站建成情況，四川共有裝機容量達683萬千瓦的水電站投產;而云南的新增水電裝機容量超800萬千瓦。兼之錦屏水電站840萬千瓦裝機容量在年底投產，使得水電發展迅速。因2014年下半年為豐水年，14年6月至10月，水電占比在19．1%－25．2%，高出13年任何一個月的占比數。

TV7;TM714;O657．12

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1001-2184(2015)01-0113-03

盧彥林(1981-)，男，甘肅武威人，畢業于四川大學電氣工程及其自動化專業，工程師，毛爾蓋水電有限公司生產部副主任，從事水電站的生產管理;

任良均(1982-)，男，四川南充人，畢業于西華大學電氣工程及其自動化專業，助理工程師，阿壩水電開發有限公司生產部任運行管理工程師，從事水電站水電站運行管理工作．

2015-01-05