新版“兩個(gè)細(xì)則”條件下廣西火電廠(chǎng)AGC 運(yùn)行提升探討

周先哲，彭勃

（1. 廣西電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心， 廣西 南寧 530023； 2. 廣西桂能科技發(fā)展有限公司， 廣西 南寧 530007）

AGC（Automatic generation control）即自動(dòng)發(fā)電控制，指發(fā)電機(jī)組在規(guī)定的出力調(diào)整范圍內(nèi)，跟蹤電力調(diào)度指令，按照一定調(diào)節(jié)速率實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)電出力，以滿(mǎn)足電力系統(tǒng)頻率和聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率控制要求，是現(xiàn)代化大電網(wǎng)不可缺少的重要技術(shù)[1]。

新版“兩個(gè)細(xì)則”即《南方區(qū)域發(fā)電廠(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則》和《南方區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠(chǎng)輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則》。自2009年頒布實(shí)施以來(lái)，這兩個(gè)文件經(jīng)過(guò)多次修訂，歷經(jīng)2009版、2012版、2015版、2017版共四個(gè)版本，其中2017版為最新版[2-4]。“兩個(gè)細(xì)則”對(duì)電力系統(tǒng)的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，促進(jìn)廠(chǎng)網(wǎng)協(xié)調(diào)，維護(hù)電力企業(yè)合法權(quán)益發(fā)揮著十分重要的作用，對(duì)規(guī)范并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組AGC運(yùn)行起著指導(dǎo)性作用[5]。本文結(jié)合廣西電網(wǎng)的AGC運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，就新版“兩個(gè)細(xì)則”實(shí)施后廣西統(tǒng)調(diào)火電廠(chǎng)的AGC運(yùn)行提升進(jìn)行探討。

1 新舊“兩個(gè)細(xì)則”對(duì)火電廠(chǎng)AGC的要求

《南方區(qū)域發(fā)電廠(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則》對(duì)火電廠(chǎng)AGC的技術(shù)指標(biāo)和考核計(jì)算做了說(shuō)明和要求，《南方區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠(chǎng)輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則》對(duì)火電廠(chǎng)AGC的補(bǔ)償計(jì)算做了詳細(xì)說(shuō)明。

1.1 技術(shù)指標(biāo)要求

在2009版、2012版、2015版“兩個(gè)細(xì)則”中有三個(gè)相同的技術(shù)指標(biāo)，即調(diào)節(jié)范圍、調(diào)節(jié)速率、調(diào)節(jié)量誤差。2017版“兩個(gè)細(xì)則”中三個(gè)技術(shù)指標(biāo)與之前版本有所不同，為調(diào)節(jié)速率、響應(yīng)時(shí)間、調(diào)節(jié)量誤差,其中響應(yīng)時(shí)間為新增指標(biāo)。2017版“兩個(gè)細(xì)則”對(duì)調(diào)節(jié)范圍沒(méi)有統(tǒng)一的量化指標(biāo)，只要求滿(mǎn)足并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議的約定即可，而對(duì)調(diào)節(jié)速率和調(diào)節(jié)量誤差要求更高，具體指標(biāo)要求見(jiàn)表1。

調(diào)節(jié)速率：以機(jī)組開(kāi)始響應(yīng)調(diào)節(jié)指令開(kāi)始計(jì)時(shí)，到機(jī)組離目標(biāo)值2MW結(jié)束計(jì)時(shí)，計(jì)算機(jī)組的調(diào)節(jié)速率，可分為上升速率和下降速率。

調(diào)節(jié)量誤差：指機(jī)組AGC指令執(zhí)行完后，機(jī)組實(shí)際出力和目標(biāo)值的誤差與機(jī)組容量的百分比。

響應(yīng)時(shí)間：DCS收到負(fù)荷調(diào)整指令至實(shí)際負(fù)荷朝負(fù)荷指令方向變化超過(guò)（2MW）為止的時(shí)間間隔。

從表1可以看出，新版“兩個(gè)細(xì)則”對(duì)火電廠(chǎng)AGC性能從“快、準(zhǔn)、穩(wěn)”三方面提出了更高要求：①快——調(diào)節(jié)速率從之前的按機(jī)組單機(jī)容量區(qū)分，基本要求是額定容量的1%/分鐘，到最新要求，不論機(jī)組大小，統(tǒng)一要求是額定容量的1.5%/分鐘，等于需要提速50%；②準(zhǔn)——體現(xiàn)在響應(yīng)時(shí)間指標(biāo)要求上，相比之前不作要求，到有具體的量化指標(biāo)，這是一個(gè)新變化新要求；③穩(wěn)——調(diào)節(jié)量誤差之前只要滿(mǎn)足不大于3%即可，誤差允許范圍比較寬，最新要求是不大于1%，調(diào)節(jié)精度提高了，對(duì)機(jī)組控制性能要求更高。

1.2 考核計(jì)算

“兩個(gè)細(xì)則”對(duì)火電廠(chǎng)AGC考核都有詳細(xì)的計(jì)算公式及說(shuō)明，具體見(jiàn)表2。

從表2可以看出，新版“兩個(gè)細(xì)則”對(duì)火電廠(chǎng)AGC的考核和之前相同的地方是根據(jù)技術(shù)指標(biāo)是否達(dá)到要求來(lái)做計(jì)算，只是新版“兩個(gè)細(xì)則”對(duì)火電廠(chǎng)AGC的考核更加細(xì)化。與之前版本最大的不同是考核電量不與上網(wǎng)電量掛鉤，而是按機(jī)組額定容量計(jì)算。除了性能考核外，還增加了一項(xiàng)“月可用率考核”，考核計(jì)算公式更加科學(xué)合理。

表1 新舊“兩個(gè)細(xì)則”對(duì)火電廠(chǎng)AGC的技術(shù)指標(biāo)要求

表2 新舊“兩個(gè)細(xì)則”對(duì)火電廠(chǎng)AGC的考核計(jì)算說(shuō)明

1.3 補(bǔ)償計(jì)算

根據(jù)調(diào)節(jié)容量及調(diào)節(jié)電量對(duì)并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組提供的AGC服務(wù)實(shí)施補(bǔ)償，不同版本“兩個(gè)細(xì)則”對(duì)AGC補(bǔ)償計(jì)算公式基本相同，只是補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)差別較大，具體見(jiàn)表3。新版“兩個(gè)細(xì)則”中AGC補(bǔ)償計(jì)算為：調(diào)節(jié)容量補(bǔ)償費(fèi)用=調(diào)節(jié)容量服務(wù)供應(yīng)量×R1（元/兆瓦時(shí)），各種AGC控制模式均可獲得容量補(bǔ)償費(fèi)用。其中，調(diào)節(jié)容量服務(wù)供應(yīng)量為每日AGC容量服務(wù)供應(yīng)量的月度累積之和，每日AGC容量服務(wù)供應(yīng)量為當(dāng)日每個(gè)調(diào)度時(shí)段的容量服務(wù)供應(yīng)量之和，未投入AGC的調(diào)度時(shí)段，其容量服務(wù)供應(yīng)量為0。調(diào)度時(shí)段的容量服務(wù)供應(yīng)量=調(diào)度時(shí)段征用的機(jī)組AGC調(diào)節(jié)容量（兆瓦）×調(diào)度時(shí)段的長(zhǎng)度（小時(shí)）。AGC調(diào)節(jié)容量為機(jī)組當(dāng)前出力點(diǎn)在5分鐘內(nèi)向上可調(diào)容量與向下可調(diào)容量之和。在96點(diǎn)系統(tǒng)中，一個(gè)調(diào)度時(shí)段長(zhǎng)度為0.25小時(shí)（15分鐘）。

AGC投調(diào)頻控制模式的，調(diào)節(jié)電量補(bǔ)償費(fèi)用=AGC實(shí)際調(diào)節(jié)電量（兆瓦時(shí)）×R2（元/兆瓦時(shí)）。AGC投其他控制模式的，不對(duì)調(diào)節(jié)電量進(jìn)行補(bǔ)償。其中，AGC實(shí)際調(diào)節(jié)電量為機(jī)組根據(jù)AGC調(diào)度指令要求比計(jì)劃發(fā)電曲線(xiàn)增發(fā)、減發(fā)電量絕對(duì)值之后。

表3 新舊“兩個(gè)細(xì)則”中AGC補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)表

由表3可以看出，新版“兩個(gè)細(xì)則”對(duì)火電廠(chǎng)AGC的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)有了大幅提高，調(diào)節(jié)容量補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)是之前的3.9倍，調(diào)節(jié)電量補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)是之前的1.9倍。補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)提高，有利于調(diào)動(dòng)火電廠(chǎng)投運(yùn)AGC的積極性，推動(dòng)調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)向前發(fā)展。

2 廣西火電廠(chǎng)AGC現(xiàn)狀

2.1 投入及運(yùn)行現(xiàn)狀

目前，廣西電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行以水電AGC為主，火電AGC為輔，由于水、火電廠(chǎng)調(diào)節(jié)性能差別很大，在廣西中調(diào)調(diào)管的水電廠(chǎng)投入AGC已能滿(mǎn)足CPS調(diào)節(jié)需求的情況下，一般不采用水火電聯(lián)合AGC的運(yùn)行模式，以免造成水火電AGC不協(xié)調(diào)的控制結(jié)果。一般在受到來(lái)水等條件限制、水電機(jī)組不適合作為AGC調(diào)節(jié)機(jī)組時(shí)會(huì)投入火電廠(chǎng)AGC。

為了確保機(jī)組的穩(wěn)定性，火電廠(chǎng)運(yùn)行人員一般不愿將負(fù)荷設(shè)定值變化率設(shè)得比較大，能滿(mǎn)足計(jì)劃發(fā)電曲線(xiàn)要求即可。調(diào)度下發(fā)的計(jì)劃發(fā)電曲線(xiàn)，升降負(fù)荷時(shí)的調(diào)節(jié)速率一般要求在4MW/min左右，因此，電廠(chǎng)運(yùn)行人員一般將DCS側(cè)負(fù)荷設(shè)定值變化率設(shè)為6MW/min。當(dāng)出現(xiàn)煤種變化、啟停磨出現(xiàn)延時(shí)等狀況時(shí)，由于火電機(jī)組控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能不佳，無(wú)法快速準(zhǔn)確地響應(yīng)AGC指令，這時(shí)導(dǎo)致的考核就比較多。

2.2 考核與補(bǔ)償情況

根據(jù)南方能源監(jiān)管局發(fā)布的南網(wǎng)總調(diào)直調(diào)電廠(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行考核及輔助服務(wù)補(bǔ)償結(jié)果，AGC模式運(yùn)行下的廣西火電機(jī)組，2018年考核與補(bǔ)償結(jié)果見(jiàn)表4。

A廠(chǎng)是單機(jī)額定容量為1045MW的超超臨界機(jī)組，B廠(chǎng)和C廠(chǎng)是單機(jī)額定容量為630MW的超臨界機(jī)組。從2018年三個(gè)廠(chǎng)考核與補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)來(lái)看，考核最多的是C廠(chǎng)，其次是B廠(chǎng)，A廠(chǎng)最少。補(bǔ)償最多的是A廠(chǎng)，其次是C廠(chǎng)，B廠(chǎng)補(bǔ)償最少；綜合計(jì)算AGC考核補(bǔ)償結(jié)果，從大到小依次是A廠(chǎng)、B廠(chǎng)、C廠(chǎng)。這些數(shù)據(jù)一定程度上也反應(yīng)了本廠(chǎng)機(jī)組AGC的控制性能。

表4 2018年南網(wǎng)總調(diào)直調(diào)廣西火電廠(chǎng)AGC考核與補(bǔ)償結(jié)果表

3 AGC試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及建議

2017年和2018年廣西中調(diào)沒(méi)有新增直調(diào)火電機(jī)組，2016年投產(chǎn)的防城港二期、神鹿熱電廠(chǎng)、欽州二期總共六臺(tái)機(jī)組已經(jīng)按2015版“兩個(gè)細(xì)則”的要求完成了AGC試驗(yàn)，均滿(mǎn)足技術(shù)指標(biāo)要求。2016年前投產(chǎn)的部分機(jī)組，在機(jī)組大修后，按照國(guó)家能源局《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》及新版“兩個(gè)細(xì)則”要求，完成了AGC試驗(yàn)，結(jié)果不太理想。主要存在兩個(gè)方面問(wèn)題，一是AGC邏輯不完全符合調(diào)度技術(shù)規(guī)范要求，二是AGC調(diào)節(jié)速率達(dá)不到新版“兩個(gè)細(xì)則”要求。

3.1 AGC邏輯涉及到的安全功能問(wèn)題及建議

3.1.1 AGC邏輯安全功能要求

南網(wǎng)總調(diào)發(fā)布的《南方電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）技術(shù)規(guī)范》第8.8條“火電廠(chǎng)AGC安全措施”中有明確要求：①電廠(chǎng)需對(duì)AGC命令進(jìn)行校核，當(dāng)命令超出機(jī)組的出力上下限時(shí)，或命令調(diào)整量超過(guò)調(diào)節(jié)步長(zhǎng)限制時(shí)，電廠(chǎng)應(yīng)該拒絕執(zhí)行該命令或自動(dòng)退出AGC控制；②火電廠(chǎng)由電氣功率變送器得到的機(jī)組有功值和由CCS得到的機(jī)組有功值必須保持一致，防止因?yàn)椴灰恢聦?dǎo)致調(diào)度誤調(diào)機(jī)組，危及電網(wǎng)安全；③火電廠(chǎng)的功率上下限值應(yīng)該保證穩(wěn)定和可靠，防止出現(xiàn)錯(cuò)誤突變或掉零現(xiàn)象，導(dǎo)致AGC誤調(diào)節(jié)[6]。

3.1.2 AGC邏輯涉及到的安全功能問(wèn)題

火電廠(chǎng)CCS中用到的有功值，一般是通過(guò)硬接線(xiàn)或通訊，由DEH送到CCS，都有成熟完善的邏輯，如：根據(jù)品質(zhì)判斷，選擇品質(zhì)好的點(diǎn)參與CCS有功調(diào)節(jié)；硬接線(xiàn)和通訊兩者偏差大時(shí)，負(fù)荷參考輸入故障報(bào)警、CCS切手動(dòng)、AGC同時(shí)退出。CCS中功率上下限邏輯也比較完善，在AGC指令之后、機(jī)組負(fù)荷給定之前根據(jù)負(fù)荷閉鎖增/減、負(fù)荷上/下限設(shè)定、大/小選等條件設(shè)計(jì)好邏輯，電廠(chǎng)運(yùn)行人員只需在DCS負(fù)荷控制畫(huà)面相應(yīng)窗口輸入功率上下限值，即可防止機(jī)組功率超出上下限范圍。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)火電廠(chǎng)都滿(mǎn)足這兩項(xiàng)要求。

實(shí)際試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，個(gè)別投產(chǎn)較早的火電廠(chǎng)AGC安全邏輯不完全符合規(guī)范要求。如某廠(chǎng)1號(hào)機(jī)組AGC試驗(yàn)中，當(dāng)AGC指令超出上下限時(shí)，DCS未拒絕執(zhí)行該指令或退出AGC控制，機(jī)組繼續(xù)處于AGC模式，負(fù)荷給定按照DCS中設(shè)定的負(fù)荷上下限值執(zhí)行，明顯不符合規(guī)范要求，需對(duì)CCS中的AGC邏輯做相應(yīng)修改。

3.1.3 修改建議

建議采取以下兩種方法修改，第一種方法：DCS負(fù)荷給定增加一項(xiàng)自保持邏輯，當(dāng)AGC指令超出上下限時(shí)，負(fù)荷給定保持機(jī)組當(dāng)前有功值，并發(fā)出報(bào)警，提醒電廠(chǎng)運(yùn)行人員AGC指令超限，但不退出AGC模式；第二種方法：在AGC投入退出邏輯中增加一項(xiàng)邏輯，當(dāng)AGC指令超出上下限時(shí)，機(jī)組退出AGC模式，切換到本地CCS模式，負(fù)荷給定保持為機(jī)組當(dāng)前有功值，并發(fā)出報(bào)警，提醒電廠(chǎng)運(yùn)行人員AGC指令超限。任何一種方法修改后都可以滿(mǎn)足規(guī)范要求。

3.2 影響AGC調(diào)節(jié)速率的問(wèn)題及建議

AGC指令從調(diào)度的EMS發(fā)出到機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)執(zhí)行，需要經(jīng)歷如下主要時(shí)間間隔：①EMS和DCS數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間；②DCS中的負(fù)荷指令運(yùn)算時(shí)間；③機(jī)組對(duì)負(fù)荷指令的響應(yīng)時(shí)間。因此在AGC試驗(yàn)過(guò)程中，一般將DCS側(cè)負(fù)荷設(shè)定值變化率設(shè)到要求值的1.5倍，調(diào)節(jié)速率才有可能滿(mǎn)足要求[8]。

3.2.1 影響AGC調(diào)節(jié)速率的問(wèn)題

以某廠(chǎng)600MW火電機(jī)組為例，在八次大負(fù)荷階躍響應(yīng)測(cè)試中，將DCS側(cè)負(fù)荷設(shè)定值變化率設(shè)為9MW/min時(shí)，實(shí)際測(cè)得調(diào)節(jié)速率平均值不到6MW/min；將DCS側(cè)負(fù)荷設(shè)定值變化率設(shè)為12MW/min時(shí)，實(shí)際測(cè)得調(diào)節(jié)速率平均值不到8MW/min。出現(xiàn)這種情況，主要有兩個(gè)方面的問(wèn)題：1）CCS中關(guān)于AGC的邏輯有需要優(yōu)化的地方；2）機(jī)組控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)問(wèn)題。

3.2.2 建議

CCS中AGC邏輯優(yōu)化的問(wèn)題，建議采取如下措施：①將壓力拉回的定值放寬，弱化壓力拉回回路對(duì)CCS的影響，提高機(jī)組對(duì)負(fù)荷指令的響應(yīng)速度；②對(duì)負(fù)荷閉鎖增/減邏輯進(jìn)行精簡(jiǎn)，只保留燃燒、給水等主要回路的觸發(fā)條件，加快機(jī)組對(duì)AGC指令的響應(yīng)速度；③在機(jī)組可承受范圍內(nèi)，犧牲一下主汽壓力品質(zhì)，再適度提高DCS側(cè)負(fù)荷設(shè)定值變化率[9]。

機(jī)組控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的問(wèn)題，建議采取如下措施：①在不修改控制策略的情況下，主要通過(guò)變負(fù)荷試驗(yàn)，對(duì)CCS參數(shù)進(jìn)行細(xì)調(diào)，提高機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)能力；②效果仍不理想的情況下，考慮采取其他先進(jìn)控制策略。

4 結(jié)語(yǔ)

新版“兩個(gè)細(xì)則”于2017年底發(fā)布，考核系統(tǒng)于2019年初正式全部運(yùn)行，對(duì)機(jī)組AGC性能提出了更高的要求。廣西電網(wǎng)火電機(jī)組的AGC性能相對(duì)于先進(jìn)省份來(lái)說(shuō)總體落后。在電力現(xiàn)貨市場(chǎng)、調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)和調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)很快投入運(yùn)行的以及“兩個(gè)細(xì)則”考核趨嚴(yán)的大背景下，對(duì)廣西電網(wǎng)火電機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，擴(kuò)大機(jī)組調(diào)節(jié)范圍，提升調(diào)節(jié)性能，并進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)對(duì)運(yùn)行效果驗(yàn)證是必要的。