抽水蓄能機組抽水轉發電過程緊急頻率控制策略

王濤 舒征宇

摘 要：本文從抽水蓄能機組抽水轉發電過程的出力特性出發，研究電網在大功率缺額導致頻率下降時，抽水蓄能機組從抽水工況轉發電工況的最優頻率控制策略。采用基于最優頻率軌跡的思想給出了每臺抽水蓄能機組的動作頻率點，并進行了求解。經過PSASP對某電網的算例仿真表明，本文提出的緊急頻率控制策略能很好的抑制系統頻率的下降，對于電網的頻率恢復具有重要的作用。

關鍵詞：抽水蓄能機組；最優頻率軌跡；抽水轉發電；頻率控制策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.175

0 引言

抽水蓄能機組具有抽水和發電有種典型的工況，在抽水工況下相當于負荷從電網吸收功率，在發電工況下相當于電源從電網輸送功率。因此，當抽水蓄能機組處于抽水工況下，從抽水工況轉換到發電工況具有雙倍的調節能力。

本文主要研究抽水蓄能機組從低頻切泵之后再轉為發電的整個過程中的頻率控制策略，意在解決功率缺額達到一定程度導致系統頻率急劇下降，僅僅依靠抽水轉停機不能解決問題的情況。

1 抽水蓄能機組抽水轉發電過程特性研究

2 控制過程中的頻率軌跡曲線

3 抽水到發電過程緊急頻率控制策略

圖2中在整個抽水-停機、停機-發電過程中頻率軌跡曲線恢復的速度越快，本文的控制目標就是使整個抽水轉停機、停機轉發電過程，系統頻率恢復的速度最快，恢復的水平盡可能高，因此使得頻率軌跡曲線與額定頻率曲線圍成的面積S最小。每一段面積Spi和Sgi對應的頻率軌跡fpi和fgi分別根據公式（5）-（6）來計算。

4 仿真算例

仿真算例采用我國某省電網的實際運行數據，計算軟件采用的是PSASP（Power System Analysis Software Package）仿真分析軟件。算例中該電網2013總容量4190萬千瓦。裝有火電、水電以及抽水蓄能機組，抽水蓄能機組4臺，每臺機組的額定容量為300MW。電網用電最大負荷需求將達到3500萬千瓦。設置故障為：夏季方式下聯絡線CA發生短路故障三相斷線跳閘導致A電網功率缺額3100MW。

5 結論

本文主要在以前關于抽水蓄能機組進行緊急低頻控制的基礎上進行了拓展，傳統的控制方法只是利用了抽水蓄能機組低頻切泵進行頻率控制（抽水-停機），因此沒有將抽水蓄能的作用發揮到最大。本文研究的是抽水蓄能機組從抽水-停機-發電整個過程中的頻率優化控制策略，經過仿真對比，本文所提的控制策略較傳統的控制策略對于緊急低頻的控制效果更好，更適合于大功率缺額情況下的緊急低頻控制問題。