現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制實(shí)現(xiàn)與發(fā)展

杜豐杰

【摘 要】隨著科技的發(fā)展，許多新事物不斷出現(xiàn)，給各行各業(yè)帶來(lái)了許多便捷，比如自動(dòng)發(fā)電控制技術(shù)在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的應(yīng)用就節(jié)省了很多人力物力，除此之外還對(duì)新能源電廠發(fā)展有著積極的意義。本文將對(duì)適用于現(xiàn)代電力系統(tǒng)的自動(dòng)發(fā)電控制進(jìn)行研究，就該設(shè)備的實(shí)現(xiàn)原理及未來(lái)的發(fā)展方向做出闡述。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代；電力系統(tǒng)；自動(dòng)發(fā)電控制

引言：自動(dòng)發(fā)電控制的產(chǎn)生代表著我國(guó)電力系統(tǒng)的進(jìn)步與發(fā)展，目前自動(dòng)發(fā)電控制中國(guó)內(nèi)的電力系統(tǒng)中使用得越來(lái)越廣泛，但是這并不代表自動(dòng)發(fā)電控制技術(shù)就已經(jīng)完全成熟，該技術(shù)還在不斷的發(fā)展于完善中，需要相關(guān)行業(yè)人員投入一定的時(shí)間去改進(jìn)。

一、什么是現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制

自動(dòng)發(fā)電控制的主要功能就是調(diào)整發(fā)電出力及時(shí)跟蹤電力調(diào)度機(jī)構(gòu)發(fā)出的指令，在規(guī)定范圍內(nèi)對(duì)發(fā)電出力進(jìn)行調(diào)整，以滿足控制目標(biāo)要求，它是電網(wǎng)中能量管理系統(tǒng)的重要組成部分。其實(shí)現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的出現(xiàn)歸功于計(jì)算機(jī)的發(fā)展，該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要建立在能量管理系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，并且要以信息傳輸系統(tǒng)為媒介進(jìn)行連接。

目前國(guó)內(nèi)的電力產(chǎn)業(yè)在自動(dòng)發(fā)電控制方面的發(fā)展經(jīng)過(guò)了許多階段，雖然說(shuō)現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制無(wú)論是在安全性，穩(wěn)定性，還是經(jīng)濟(jì)成本上都具有很大的優(yōu)勢(shì)，但是該技術(shù)還存在比較大的問(wèn)題。首先，因?yàn)檫@是一項(xiàng)新技術(shù)國(guó)家對(duì)于自動(dòng)發(fā)電控制模式的審核與評(píng)定體系還不夠完善，在后期的投入使用中往往會(huì)出現(xiàn)許多新問(wèn)題。另外現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)比較迅猛，導(dǎo)致對(duì)于自動(dòng)發(fā)電控制模式的功能要求不斷提高，所以自動(dòng)發(fā)電控制也需要不斷的完善，并針對(duì)需求增加相應(yīng)的功能。

二、電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的實(shí)現(xiàn)

電力系統(tǒng)的組成主要是用電對(duì)象與電能輸出，這二者的關(guān)系體現(xiàn)著電力系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性高低，若用電對(duì)象需求與電能輸出之間存在正相關(guān)的關(guān)系，那么說(shuō)明該電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，對(duì)于用戶的需求能夠很好的滿足。自動(dòng)發(fā)電控制的之所以被該行業(yè)如此重視，其中一個(gè)原因就是電力系統(tǒng)需要對(duì)用電對(duì)象與電能輸出的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，而自動(dòng)發(fā)電控制的投入使用，不但能進(jìn)行二十四小時(shí)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與控制，還能降低工人的工作強(qiáng)度，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，減少不必要的運(yùn)輸損耗，避免出現(xiàn)供電不足等問(wèn)題。

現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的實(shí)現(xiàn)原理簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是將發(fā)電控制與數(shù)據(jù)控制相結(jié)合，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化，智能化，能夠根據(jù)實(shí)時(shí)情況與要求對(duì)發(fā)電功率的分配與調(diào)頻功能進(jìn)行調(diào)整。它的主要設(shè)備為負(fù)荷分配器與機(jī)組控制器。自動(dòng)發(fā)電控制的調(diào)度功能由負(fù)荷分配器實(shí)現(xiàn)，而機(jī)組控制器根據(jù)負(fù)荷分配器設(shè)定的有功出力，使機(jī)組在額定頻率F的實(shí)發(fā)功率與設(shè)定有功出力相一致。另外隨著該項(xiàng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，自動(dòng)發(fā)電控制擺脫了早期的局限性，從單線局部控制系統(tǒng)演變?yōu)榱司C合中央控制的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。

三、現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的發(fā)展發(fā)方向

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，內(nèi)部的功能需求在不斷的擴(kuò)大，所以自動(dòng)發(fā)電控制也需要跟上電力系統(tǒng)的變化節(jié)奏，在以下幾個(gè)方面做出改進(jìn)。

（1）智能的提升：應(yīng)市場(chǎng)要求，自動(dòng)發(fā)電控制在智能性的發(fā)展上要多下功夫，該技術(shù)的智能性是建立在算法、信息技術(shù)與通訊設(shè)備的基礎(chǔ)上的，另外自動(dòng)發(fā)電控制的智能化還需要以現(xiàn)代化控制理論作為技術(shù)支撐。最近幾年自動(dòng)發(fā)電控制的智能化取得了很大的進(jìn)展，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，遺傳算法，蟻群算法等現(xiàn)代智能方法都被應(yīng)用到自動(dòng)發(fā)電控制中。在這個(gè)大趨勢(shì)下，還會(huì)有許多研究人員投入人力物力對(duì)自動(dòng)發(fā)電控制的智能化進(jìn)行研究。

（2）市場(chǎng)化的推進(jìn)：電力系統(tǒng)的不斷改革，是自動(dòng)發(fā)電控制前進(jìn)的動(dòng)力，比如電力系統(tǒng)的市場(chǎng)化也在帶動(dòng)著自動(dòng)發(fā)電控制的市場(chǎng)化，電力市場(chǎng)的建立使自動(dòng)發(fā)電控制的作用也發(fā)生了相應(yīng)的轉(zhuǎn)變，在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中自動(dòng)發(fā)電控制主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率、經(jīng)濟(jì)調(diào)度等工作。但是現(xiàn)如今自動(dòng)發(fā)電控制除了要做到安全，可靠，高效的調(diào)節(jié)頻率外，還要保證電網(wǎng)監(jiān)控中心支付的自動(dòng)發(fā)電控制的服務(wù)費(fèi)用達(dá)到最小。

（3）提高可兼容性：中國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，對(duì)電能的需求量也是非常巨大的。但是由于中國(guó)的化石燃料等資源不足，與環(huán)境不斷惡化的問(wèn)題，發(fā)電場(chǎng)將目光投向了可再生資源。相對(duì)于用傳統(tǒng)的不可再生資源發(fā)電，可再生能源具有波動(dòng)性與隨機(jī)性，這兩個(gè)特性會(huì)影響電力系統(tǒng)，對(duì)電力系統(tǒng)的頻率與功率的波動(dòng)產(chǎn)生影響，而且這種影響會(huì)在一定情況下變得越來(lái)越嚴(yán)重。因此自動(dòng)發(fā)電控制需要做出一定的改變，提高兼容性，來(lái)適應(yīng)可再生能源廠的發(fā)展。

（4）分布式的發(fā)展：目前分布式的發(fā)電模式具有極大的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)檫@種模式在經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保性能上有顯著的提高，而且位置的靈活性能按照不同地區(qū)的用電需求。另外分布式的電力系統(tǒng)還能夠作為大型電網(wǎng)的后備資源，保證了供電的穩(wěn)定性。但是這種模式也存在一定的缺陷，比如它的可控性比較差、單擊接入成本也很高，而且分布式發(fā)電要求自動(dòng)發(fā)電控制要采用智能化的分散控制策略，以分層模式對(duì)系統(tǒng)實(shí)行高效的管理與控制。

四、現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制新標(biāo)準(zhǔn)

自動(dòng)發(fā)電控制在應(yīng)用之初，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一套完整的審核標(biāo)準(zhǔn)，所以一直采用國(guó)外的NERC標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的以平穩(wěn)負(fù)荷與擾動(dòng)負(fù)荷為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

以平穩(wěn)負(fù)荷為依據(jù)主要考慮A1與A2這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)是在區(qū)域控制誤差方面相當(dāng)嚴(yán)格。A1標(biāo)準(zhǔn)需要在系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行的狀態(tài)下，不間斷的相隔十分鐘就一定要過(guò)零。而A2標(biāo)準(zhǔn)同樣要在持續(xù)的情況下以每一小時(shí)為界限，在每小時(shí)內(nèi)以十分鐘為固定點(diǎn)，來(lái)計(jì)算控制區(qū)域內(nèi)的誤差平均值。

以擾動(dòng)負(fù)荷為依據(jù)也要考慮兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)B1、B2。該標(biāo)準(zhǔn)同樣對(duì)區(qū)域的控制誤差有著比較嚴(yán)格的要求。B1標(biāo)準(zhǔn)要求控制區(qū)域在擾動(dòng)負(fù)荷已經(jīng)發(fā)生了的情況下，十分鐘后必須歸零。而B2標(biāo)準(zhǔn)在與B1標(biāo)準(zhǔn)相同的情況下，對(duì)區(qū)域控制誤差的要求改為在一分鐘后，誤差絕對(duì)值要呈下降趨勢(shì)。

隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的發(fā)展，根據(jù)國(guó)內(nèi)的實(shí)際情況在NERC標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上不斷探索與改進(jìn)，對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了升級(jí)，提高了電力系統(tǒng)的質(zhì)量，減少了不必要的機(jī)組負(fù)荷。在NERC標(biāo)準(zhǔn)中增加了控制策略的優(yōu)先級(jí)形成了CPS標(biāo)準(zhǔn)，其中優(yōu)先級(jí)最高的為擾動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)，之后CPSZ控制、CPSI控制、SC輔助控制的優(yōu)先級(jí)依此呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。其中優(yōu)先級(jí)高的策略需要對(duì)優(yōu)先級(jí)低的策略進(jìn)行屏蔽。

與國(guó)外的NERC標(biāo)準(zhǔn)相比新的CPS標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)于Al標(biāo)準(zhǔn)存在一定的優(yōu)勢(shì)，CPSI對(duì)ACE的要求沒(méi)有那么嚴(yán)格，ACE只需要保持在零值的附近就可以不需要穿過(guò)零點(diǎn)。對(duì)ACE要求的降低在一定程度上減少了機(jī)組的零點(diǎn)穿越，能過(guò)提高機(jī)組的利用率，減少機(jī)械的磨損。另外新的自動(dòng)發(fā)電控制標(biāo)準(zhǔn)與傳統(tǒng)的NERC相比在電網(wǎng)控制檢修與維護(hù)上存在明顯的優(yōu)勢(shì)，新標(biāo)準(zhǔn)為檢修與維護(hù)提供了許多便利。但是對(duì)于新標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)電網(wǎng)也要在不斷的實(shí)踐中對(duì)其進(jìn)行推進(jìn)，以達(dá)到提高該標(biāo)準(zhǔn)水平的目的。

總結(jié)：隨著國(guó)內(nèi)電力產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代電力系統(tǒng)的自動(dòng)發(fā)電控制被廣泛的應(yīng)用，該技術(shù)的使用提高了供電的穩(wěn)定性，但是就目前的情況來(lái)說(shuō)自動(dòng)發(fā)電控制的建設(shè)與運(yùn)行成本都比較大，因此為了成本占比重較大，因此在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中對(duì)自動(dòng)發(fā)電控制進(jìn)行設(shè)計(jì)與完善，這樣可以給電力產(chǎn)業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益，另外對(duì)環(huán)境的保護(hù)也有重大的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈晨霞.現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制實(shí)現(xiàn)與發(fā)展[J].化工中間體，2015，11（10）：28-29.

[2]郭剛，劉覺(jué)民，魯文軍，郭素芳，李翔.現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制實(shí)現(xiàn)與發(fā)展[J].自動(dòng)化博覽，2011（S2）：289-294.

[3]郭剛.現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制實(shí)現(xiàn)與發(fā)展[A].中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì).第五屆ABB杯全國(guó)自動(dòng)化系統(tǒng)工程師論文大賽論文集[C].中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)：中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)，2011：6.

[4]張江濱.梯級(jí)引水式電站機(jī)組控制系統(tǒng)優(yōu)化研究[D].西安理工大學(xué)，2006.

（作者單位：國(guó)能成安生物發(fā)電有限公司）