新版“兩個細(xì)則”條件下廣西火電廠AGC 運行提升探討

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)速率實時調(diào)整發(fā)電出力，以滿足電力系統(tǒng)頻率和聯(lián)絡(luò)線功率控制要求，是現(xiàn)代化大電網(wǎng)不可缺少的重要技術(shù)[1]。

新版“兩個細(xì)則”即《南方區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理實施細(xì)則》和《南方區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實施細(xì)則》。自2009年頒布實施以來，這兩個文件經(jīng)過多次修訂，歷經(jīng)2009版、2012版、2015版、2017版共四個版本，其中2017版為最新版[2-4]?！皟蓚€細(xì)則”對電力系統(tǒng)的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運行，促進(jìn)廠網(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，對規(guī)范并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組AGC運行起著指導(dǎo)性作用[5]。本文結(jié)合廣西電網(wǎng)的AGC運行經(jīng)驗，就新版“兩個細(xì)則”實施后廣西統(tǒng)調(diào)火電廠的AGC運行提升進(jìn)行探討。

1 新舊“兩個細(xì)則”對火電廠AGC的要求

《南方區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理實施細(xì)則》對火電廠AGC的技術(shù)指標(biāo)和考核計算做了說明和要求，《南方區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實施細(xì)則》對火電廠AGC的補(bǔ)償計算做了詳細(xì)說明。

1.1 技術(shù)指標(biāo)要求

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

調(diào)節(jié)速率：以機(jī)組開始響應(yīng)調(diào)節(jié)指令開始計時，到機(jī)組離目標(biāo)值2MW結(jié)束計時，計算機(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)時間：DCS收到負(fù)荷調(diào)整指令至實際負(fù)荷朝負(fù)荷指令方向變化超過（2MW）為止的時間間隔。

從表1可以看出，新版“兩個細(xì)則”對火電廠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)，這是一個新變化新要求；③穩(wěn)——調(diào)節(jié)量誤差之前只要滿足不大于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，對機(jī)組控制性能要求更高。

1.2 考核計算

“兩個細(xì)則”對火電廠AGC考核都有詳細(xì)的計算公式及說明，具體見表2。

從表2可以看出，新版“兩個細(xì)則”對火電廠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)到要求來做計算，只是新版“兩個細(xì)則”對火電廠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)組額定容量計算。除了性能考核外，還增加了一項“月可用率考核”，考核計算公式更加科學(xué)合理。

表1 新舊“兩個細(xì)則”對火電廠AGC的技術(shù)指標(biāo)要求

表2 新舊“兩個細(xì)則”對火電廠AGC的考核計算說明

1.3 補(bǔ)償計算

根據(jù)調(diào)節(jié)容量及調(diào)節(jié)電量對并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組提供的AGC服務(wù)實施補(bǔ)償，不同版本“兩個細(xì)則”對AGC補(bǔ)償計算公式基本相同，只是補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)差別較大，具體見表3。新版“兩個細(xì)則”中AGC補(bǔ)償計算為：調(diào)節(jié)容量補(bǔ)償費用=調(diào)節(jié)容量服務(wù)供應(yīng)量×R1（元/兆瓦時），各種AGC控制模式均可獲得容量補(bǔ)償費用。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)日每個調(diào)度時段的容量服務(wù)供應(yīng)量之和，未投入AGC的調(diào)度時段，其容量服務(wù)供應(yīng)量為0。調(diào)度時段的容量服務(wù)供應(yīng)量=調(diào)度時段征用的機(jī)組AGC調(diào)節(jié)容量（兆瓦）×調(diào)度時段的長度（小時）。AGC調(diào)節(jié)容量為機(jī)組當(dāng)前出力點在5分鐘內(nèi)向上可調(diào)容量與向下可調(diào)容量之和。在96點系統(tǒng)中，一個調(diào)度時段長度為0.25小時（15分鐘）。

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

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

由表3可以看出，新版“兩個細(xì)則”對火電廠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)動火電廠投運AGC的積極性，推動調(diào)頻輔助服務(wù)市場建設(shè)向前發(fā)展。

2 廣西火電廠AGC現(xiàn)狀

2.1 投入及運行現(xiàn)狀

目前，廣西電網(wǎng)調(diào)度運行以水電AGC為主，火電AGC為輔，由于水、火電廠調(diào)節(jié)性能差別很大，在廣西中調(diào)調(diào)管的水電廠投入AGC已能滿足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)組時會投入火電廠AGC。

為了確保機(jī)組的穩(wěn)定性，火電廠運行人員一般不愿將負(fù)荷設(shè)定值變化率設(shè)得比較大，能滿足計劃發(fā)電曲線要求即可。調(diào)度下發(fā)的計劃發(fā)電曲線，升降負(fù)荷時的調(diào)節(jié)速率一般要求在4MW/min左右，因此，電廠運行人員一般將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)延時等狀況時，由于火電機(jī)組控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能不佳，無法快速準(zhǔn)確地響應(yīng)AGC指令，這時導(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)電廠并網(wǎng)運行考核及輔助服務(wù)補(bǔ)償結(jié)果，AGC模式運行下的廣西火電機(jī)組，2018年考核與補(bǔ)償結(jié)果見表4。

A廠是單機(jī)額定容量為1045MW的超超臨界機(jī)組，B廠和C廠是單機(jī)額定容量為630MW的超臨界機(jī)組。從2018年三個廠考核與補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)來看，考核最多的是C廠，其次是B廠，A廠最少。補(bǔ)償最多的是A廠，其次是C廠，B廠補(bǔ)償最少；綜合計算AGC考核補(bǔ)償結(jié)果，從大到小依次是A廠、B廠、C廠。這些數(shù)據(jù)一定程度上也反應(yīng)了本廠機(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AGC考核與補(bǔ)償結(jié)果表

3 AGC試驗發(fā)現(xiàn)的問題及建議

2017年和2018年廣西中調(diào)沒有新增直調(diào)火電機(jī)組，2016年投產(chǎn)的防城港二期、神鹿熱電廠、欽州二期總共六臺機(jī)組已經(jīng)按2015版“兩個細(xì)則”的要求完成了AGC試驗，均滿足技術(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，按照國家能源局《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求》及新版“兩個細(xì)則”要求，完成了AGC試驗，結(jié)果不太理想。主要存在兩個方面問題，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“兩個細(xì)則”要求。

3.1 AGC邏輯涉及到的安全功能問題及建議

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)自動發(fā)電控制（AGC）技術(shù)規(guī)范》第8.8條“火電廠AGC安全措施”中有明確要求：①電廠需對AGC命令進(jìn)行校核，當(dāng)命令超出機(jī)組的出力上下限時，或命令調(diào)整量超過調(diào)節(jié)步長限制時，電廠應(yīng)該拒絕執(zhí)行該命令或自動退出AGC控制；②火電廠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，防止因為不一致導(dǎo)致調(diào)度誤調(diào)機(jī)組，危及電網(wǎng)安全；③火電廠的功率上下限值應(yīng)該保證穩(wěn)定和可靠，防止出現(xiàn)錯誤突變或掉零現(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題

火電廠CCS中用到的有功值，一般是通過硬接線或通訊，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)好的點參與CCS有功調(diào)節(jié)；硬接線和通訊兩者偏差大時，負(fù)荷參考輸入故障報警、CCS切手動、AGC同時退出。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)計好邏輯，電廠運行人員只需在DCS負(fù)荷控制畫面相應(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?，F(xiàn)場試驗發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)火電廠都滿足這兩項要求。

實際試驗中發(fā)現(xiàn)，個別投產(chǎn)較早的火電廠AGC安全邏輯不完全符合規(guī)范要求。如某廠1號機(jī)組AGC試驗中，當(dāng)AGC指令超出上下限時，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)荷給定增加一項自保持邏輯，當(dāng)AGC指令超出上下限時，負(fù)荷給定保持機(jī)組當(dāng)前有功值，并發(fā)出報警，提醒電廠運行人員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邏輯，當(dāng)AGC指令超出上下限時，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)出報警，提醒電廠運行人員AGC指令超限。任何一種方法修改后都可以滿足規(guī)范要求。

3.2 影響AGC調(diào)節(jié)速率的問題及建議

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)歷如下主要時間間隔：①EMS和DCS數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換時間；②DCS中的負(fù)荷指令運算時間；③機(jī)組對負(fù)荷指令的響應(yīng)時間。因此在AGC試驗過程中，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)速率才有可能滿足要求[8]。

3.2.1 影響AGC調(diào)節(jié)速率的問題

以某廠600MW火電機(jī)組為例，在八次大負(fù)荷階躍響應(yīng)測試中，將DCS側(cè)負(fù)荷設(shè)定值變化率設(shè)為9MW/min時，實際測得調(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，實際測得調(diào)節(jié)速率平均值不到8MW/min。出現(xiàn)這種情況，主要有兩個方面的問題：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)問題。

3.2.2 建議

CCS中AGC邏輯優(yōu)化的問題，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CCS的影響，提高機(jī)組對負(fù)荷指令的響應(yīng)速度；②對負(fù)荷閉鎖增/減邏輯進(jìn)行精簡，只保留燃燒、給水等主要回路的觸發(fā)條件，加快機(jī)組對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，主要通過變負(fù)荷試驗，對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

新版“兩個細(xì)則”于2017年底發(fā)布，考核系統(tǒng)于2019年初正式全部運行，對機(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性能相對于先進(jìn)省份來說總體落后。在電力現(xiàn)貨市場、調(diào)峰輔助服務(wù)市場和調(diào)頻輔助服務(wù)市場很快投入運行的以及“兩個細(xì)則”考核趨嚴(yán)的大背景下，對廣西電網(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)試驗對運行效果驗證是必要的。