淺談“兩個(gè)細(xì)則”下一次調(diào)頻性能評(píng)價(jià)方法

周 鋒 張防存

（1、潤(rùn)電能源科學(xué)技術(shù)有限公司，河南 鄭州450000 2、濮陽(yáng)豫能發(fā)電有限責(zé)任公司，河南 濮陽(yáng)457262）

目前，各區(qū)域電網(wǎng)為維護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定，根據(jù)自己區(qū)域電網(wǎng)的特點(diǎn)制定利于電網(wǎng)穩(wěn)定的一次調(diào)頻考核標(biāo)準(zhǔn)，主要為《并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則》及《發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則》（以下簡(jiǎn)稱“兩個(gè)細(xì)則”），并在實(shí)施過(guò)程中不斷的完善更新，為各區(qū)域和省級(jí)電網(wǎng)內(nèi)機(jī)組的一次調(diào)頻考核提供管理層面的依據(jù)。因此，研究“兩個(gè)細(xì)則”中關(guān)于一次調(diào)頻考核規(guī)則并制定相應(yīng)的改進(jìn)辦法，對(duì)提升機(jī)組一次調(diào)頻性能相關(guān)問(wèn)題就顯得非常重要和迫切。

本文針對(duì)《江蘇電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行考核辦法》（2019版）中火電機(jī)組一次調(diào)頻考核內(nèi)容進(jìn)行歸納和總結(jié)，分析重點(diǎn)關(guān)注問(wèn)題，降低一次調(diào)頻考核。

1 江蘇電網(wǎng)火電機(jī)組一次調(diào)頻指標(biāo)

1.1 頻率死區(qū)（fsq)）：火電機(jī)組為50±0.033Hz。

1.2 調(diào)差系數(shù)：即轉(zhuǎn)速不等率，火電機(jī)組為5%。

1.3 最大負(fù)荷限幅：額定有功出力的±6%。

1.4 投用范圍：機(jī)組出力達(dá)到50%額定容量以上計(jì)算一次調(diào)頻投運(yùn)率。

1.5 評(píng)價(jià)條件：一次調(diào)頻響應(yīng)指數(shù)（機(jī)組實(shí)際動(dòng)作積分電量與理論動(dòng)作積分電量的比值）具體要求為:燃煤機(jī)組響應(yīng)指數(shù)要求為0 至15s，0 至30s、0 至45s 必須達(dá)到0.4、0.6、0.7。

2 計(jì)算公式

2.1 機(jī)組理論出力

在電網(wǎng)頻率超過(guò)一次調(diào)頻死區(qū)時(shí)，機(jī)組理論響應(yīng)出力為：

2.2 機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作后理論的積分電量

式中，△QjY 為一次調(diào)頻動(dòng)作后的理論計(jì)算的積分電量；t調(diào)節(jié)為電網(wǎng)頻率超出死區(qū)時(shí)間，最大值為60 s。

2.3 機(jī)組實(shí)際動(dòng)作積分電量

發(fā)電機(jī)組在電網(wǎng)頻率超出死區(qū)時(shí)段內(nèi)（最大為60s）的實(shí)際發(fā)電功率與起始發(fā)電功率之差的積分電量為實(shí)際動(dòng)作積分電量。

式中，△QSY 為實(shí)際動(dòng)作積分電量；t0為電網(wǎng)頻率等于死區(qū)的時(shí)刻；t調(diào)節(jié)為電網(wǎng)頻率超出死區(qū)時(shí)間，最大值為60 s；PSt 為發(fā)電機(jī)組在t0時(shí)刻前10 秒內(nèi)實(shí)際功率平均值；PSt 為發(fā)電機(jī)組在t0時(shí)刻后t調(diào)節(jié)時(shí)間內(nèi)機(jī)組實(shí)際功率；dt 為積分間隔時(shí)間。

3 考核系統(tǒng)

江蘇省調(diào)機(jī)組配置有兩套考核系統(tǒng)，分別為：一次調(diào)頻在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，構(gòu)建于功角測(cè)量裝置（PMU）接受指令進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)；一次調(diào)頻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)，構(gòu)建于電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)能量管理系統(tǒng)（EMS）,在電網(wǎng)頻率真實(shí)擾動(dòng)時(shí)，使機(jī)組一次調(diào)頻實(shí)際動(dòng)作。調(diào)度也給出了沒(méi)有配置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一次調(diào)頻實(shí)時(shí)評(píng)估評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但同時(shí)規(guī)定，沒(méi)有配置一次調(diào)頻在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)每月考核1 萬(wàn)元。

3.1 一次調(diào)頻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)

實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)有優(yōu)先權(quán)，即優(yōu)先采納區(qū)域電網(wǎng)真實(shí)頻率擾動(dòng)時(shí)一次調(diào)頻響應(yīng)情況。對(duì)于具備一次調(diào)頻在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能的機(jī)組，一次調(diào)頻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)啟動(dòng)條件為電網(wǎng)頻差超過(guò)0.033HZ（2rpm）并持續(xù)20s 以上，最大頻差大于0.067HZ（4rpm），躍變時(shí)間不超過(guò)15s。對(duì)于不具備一次調(diào)頻在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能的機(jī)組，一次調(diào)頻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)啟動(dòng)條件為電網(wǎng)頻差超過(guò)0.033HZ（2rpm） 并持續(xù)20s 以上，最大頻差大于0.045HZ（2.7rpm）躍變時(shí)間不超過(guò)15s。見(jiàn)圖1。

圖1 一次調(diào)頻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)啟動(dòng)條件

說(shuō)明：

a.在15 秒躍變時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)，電網(wǎng)頻率發(fā)生大于設(shè)定的門(mén)檻值（0.067Hz 或0.045Hz）。如圖所示時(shí)間點(diǎn)t0 到t1 必須15 秒內(nèi)，對(duì)應(yīng)的a 點(diǎn)為頻率超死區(qū)點(diǎn)，b 點(diǎn)為過(guò)頻率門(mén)檻點(diǎn)。

b.突變后的電網(wǎng)頻率可能繼續(xù)升高或降低，如圖所示t2 時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的c 點(diǎn)頻率繼續(xù)上升；t3 時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的d 點(diǎn)頻率下降，必須超死區(qū)上下限，時(shí)間持續(xù)20 秒以上。

c.t4 時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)電網(wǎng)頻率回歸死區(qū)點(diǎn)e，時(shí)間可能為1 分鐘或更長(zhǎng)，作為考核計(jì)算只取到45 秒（可不與死區(qū)回歸點(diǎn)重合）。

3.2 一次調(diào)頻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)

當(dāng)月一次調(diào)頻實(shí)時(shí)監(jiān)控評(píng)估系統(tǒng)沒(méi)有啟動(dòng)條件，使用此系統(tǒng)人工隨機(jī)測(cè)定。具體要求為：

當(dāng)機(jī)組接受到“一次調(diào)頻增負(fù)荷測(cè)試”（或“一次調(diào)頻減負(fù)荷測(cè)試”）信號(hào)后，測(cè)試系統(tǒng)功能產(chǎn)生3%一次調(diào)頻負(fù)荷對(duì)應(yīng)的負(fù)向（或正向）頻差，使機(jī)組負(fù)荷增加（或減少），系統(tǒng)記錄測(cè)試機(jī)組增（或減）負(fù)荷的能力。“一次調(diào)頻增負(fù)荷測(cè)試”（或“一次調(diào)頻減負(fù)荷測(cè)試”）信號(hào)為脈沖信號(hào)，時(shí)長(zhǎng)45 秒。機(jī)組邏輯簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2、圖3、圖4。

4 重點(diǎn)關(guān)注的幾個(gè)問(wèn)題

4.1 機(jī)組一次調(diào)頻邏輯設(shè)置不正確

一次調(diào)頻性能好壞在機(jī)組側(cè)是由DEH 和CCS共同作用的。DEH 側(cè)一次調(diào)頻是機(jī)組快速相應(yīng)頻率變化的主要手段，延時(shí)小的動(dòng)作特點(diǎn)使負(fù)荷動(dòng)作快速直接。CCS側(cè)的閉環(huán)調(diào)節(jié)彌補(bǔ)DEH 側(cè)純比例調(diào)節(jié)有差調(diào)節(jié)的不足。使機(jī)組的調(diào)頻負(fù)荷得到準(zhǔn)確控制，保證長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)作積分電量滿足要求。有些機(jī)組在CCS退出后，一次調(diào)頻退出或不動(dòng)作，造成一次調(diào)頻不合格。

4.2 機(jī)組一次調(diào)頻參數(shù)設(shè)置不合理

評(píng)估系統(tǒng)啟動(dòng)條件中有最大頻差門(mén)檻值0.067Hz的限制，這一頻差屬于大頻差動(dòng)作。在對(duì)一次調(diào)頻動(dòng)作量的各種修正中，應(yīng)考慮評(píng)估系統(tǒng)啟動(dòng)條件。有些機(jī)組直接在頻率過(guò)死區(qū)后修正，使得機(jī)組過(guò)早的消耗了蓄熱能力，當(dāng)真正啟動(dòng)評(píng)價(jià)時(shí)，機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)能力下降，造成一次調(diào)頻不合格。

4.3 AGC和一次調(diào)頻反向調(diào)節(jié)的影響

發(fā)電機(jī)組時(shí)常出現(xiàn)由于AGC與一次調(diào)頻調(diào)節(jié)反向造成一次調(diào)頻出力不達(dá)標(biāo)，被考核。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)方向與一次調(diào)頻動(dòng)作方向相反，如AGC需要機(jī)組升荷過(guò)程中，此時(shí)電網(wǎng)頻率高，需要一次調(diào)頻減少負(fù)荷，則一次調(diào)頻積分電量會(huì)被負(fù)荷上升部分減少，或出現(xiàn)反向積分電量。為了避免AGC 引起的一次調(diào)頻反調(diào)，可以在一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)暫時(shí)閉鎖指令的變化。

4.4 汽機(jī)調(diào)門(mén)開(kāi)度過(guò)大或全開(kāi)

多數(shù)機(jī)組為提高運(yùn)行效率，經(jīng)常保持汽機(jī)調(diào)節(jié)閥很大開(kāi)度或者全開(kāi)運(yùn)行，造成一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)因?yàn)闆](méi)有調(diào)節(jié)裕量，一次調(diào)頻不合格。就當(dāng)前的情況看，調(diào)節(jié)閥節(jié)流運(yùn)行，犧牲部分經(jīng)濟(jì)性來(lái)保證一定的調(diào)頻能力仍然是提高一次調(diào)頻合格率的重要方式。可適當(dāng)限制調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，預(yù)留一定的調(diào)頻開(kāi)度。

5 結(jié)論

由于各區(qū)域電網(wǎng)一次調(diào)頻考核規(guī)則具體算法上差異較大，本文通過(guò)對(duì)江蘇電網(wǎng)一次調(diào)頻考核細(xì)則的分析，認(rèn)識(shí)頻率波動(dòng)中的有效擾動(dòng)及大頻差擾動(dòng)，結(jié)合一次調(diào)頻考核中響應(yīng)指數(shù)的計(jì)算特點(diǎn)，指出應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，為江蘇區(qū)域內(nèi)機(jī)組側(cè)一次調(diào)頻的過(guò)程監(jiān)控提供參考。

圖2 一次調(diào)頻試驗(yàn)增減邏輯

圖3 一次調(diào)頻試驗(yàn)CCS 側(cè)邏輯

圖4 一次調(diào)頻試驗(yàn)DEH 側(cè)邏輯