AGC与一次调频解析

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常用名词术语(1)

ACE AGC BF CCS DCS
Area Control Error Automatic Generation Control Boiler Fellow Coordinated Control System Distributed Control System

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AGC概念(1)


AGC系统称为自动发电控制系统,它完成电网侧 与电源侧的自动控制,可称为大协调控制。而 MCS(或CCS)系统称为单元机组的协调控制, 它完成发电机组侧的自动控制,也可称为小协调 控制。 单元机组协调控制系统:主要通过改变汽机调门 开度和锅炉燃烧率来调节机组输出功率,并保持 机前压力的稳定。
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频率一次调整 频率一次调整定义为在调速系统给定值不变的情况下,利 用汽轮机转速控制或调节器,感受电网频率(周波)变化改变有功功率输出, 维持同步区域发电输出与电网负荷平衡。一次调频为有差调节。
频率二次调整 频率二次调整定义为 通过改变调频机组调速系统的给定值, 改变其输出功率使电网频率回到额定 值。在一次调频作用后,最终稳定频 率会使机组功率偏离给定值。需通过 调整预先指定的调频机组的负荷设定 值,使各机组的负荷变化量转移到调 频机组上,同时将频率恢复到额定值。 变化周期较长、变动幅度较大,有一 定可预测性。 频率三次调整 缓慢变化、变化幅度 较大,由生产、生活、气象待变化引 起。根据预测的负荷曲线,按最优化 的原则对各发电厂、发电机组之间进 行有功功率的经济分配。
机炉协调方式(COORD) 控制特征:机侧和炉侧同时进行压力和功率的调整,机炉主站在自动。 特点:利用锅炉的蓄热量,功率响应快,又有利于压力的稳定,COORD方 式一般都是在TF或 BF负荷控制方式的基础上形成的,所以实际应用中COORD方式是指以 TF(超临界机组采用效果较好)或BF(目前普遍采用的方式) 为基础协调中的一种。 适应范围:参与AGC控制的机组。
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电网(AGC)运行管理办法
为提高电网AGC运行质量,确保电网频率质
量和网间联络线控制水平,参照电力行业标准
DL/T 657—1998 “火力发电厂模拟量控制系
统在线验收测试规程”(《测试规程》)有关内
容,结合《调度规程》所制定的AGC 系统调度
管理的内容制定。
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AGC机组的相关试验与技术管理
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Байду номын сангаас
机组AGC基本技术性能测试(3)


1、机组响应时间Tr Tr = Td-T0 式中:Td—机组实际负荷按照测试指令的方向增加或减少的变化 量最后一次超过ΔP1值的时间。ΔP1以电网的要求和避开机组负 荷的正常波动为原则确定。其中: 600MW机组 ΔP1=1.2MW 300MW机组 ΔP1=1.0MW 200MW机组 ΔP1=0.8MW 125MW机组 ΔP1=0.6MW T0—机组测试指令发出的时间。 2、机组平均负荷调节速率V V = ΔL/(T-T0) ΔL — AGC测试负荷指令的变化量。 T —AGC测试指令发出后,机组实际负荷到达AGC测试负荷指令 目标值死区范围内的时间;死区范围为机组额定有功出力的±1%。
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电力系统的一次调频
稳定运行的电力系统,其电源和负荷功率必须是动态平衡的。 当电源功率或负荷发生变化造成变化时(以功率不足为例),系统 的频率就会随之降低,系统中的负荷设备会因为频率下降而影响其 有功的吸收。与此同时,系统中运行的同步发电机组,也会按照其 调速系统的静态特性增加调门开度,弥补系统中功率的不足。
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当外界电负荷增大时,发电机的电磁阻力矩增大,导致转子的转速 下降,反之,转子的转速上升。因此,汽轮机应根据转速偏差改变 调节汽门的开度,即改变进汽量和焓降,使蒸汽的驱动力矩与电磁 阻力矩及摩擦力矩相平衡。故汽轮机调节系统有时称为调速系统。



第一类变化 幅度小、周期短, 具有随机性。P1 第二类变化 幅度较大、周期较 长,有一定可预测性。P2 第三类变化 幅度大、周期长, 由生产、生活和气象等节律引起 的。P3
交流励磁双馈发电机变速恒频风电系统
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基本概念(1)

AGC与一次调频的实质:
电网的频率的控制
根据电网频率偏离50Hz 的方向和数值,实时在线地通 过发电机组的调速系统(一次调频)自动发电控制系 统(AGC、二次调频),调节能源侧的供电功率以适 应负荷侧用电功率的变化,达到电网发/用电功率的平 衡,从而使电网频率稳定在50Hz 附近的一个允许范围 内。
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机组AGC基本技术性能测试(2)

2、负荷调节能力测试 (1)测试指令要求 省调测试指令应满足以下要求: a、测试指令应为阶跃指令,一次发出。 b、测试应在增、减两个方向分别进行,且两个方向测 试间的时间间隔应不小于10分钟。 c、测试指令的变化量应大于或等于测试机组AGC可调 范围的50%。
AGC控制状态包括三种:在线、离线、当地;
对电厂而言,应发挥一次调频的作用,随时稳定区 域电网频率;优化 CCS 的调节品质,确保较高的变 负荷速率
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在机组投入CCS运行方式,机组实测负荷信号有效, AGC 指令有效,并且机组实测负荷和AGC负荷指令 偏差小于5MW 时允许投入AGC运行。 如机组需要投入AGC运行方式,暂定为由当值值长和 中调电话联系,决定是否投入AGC运行方式。
过热器 HP IP LP
M em M f GEN
M st
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水力发电机组:

在天然河流上,修建水工建筑物,集中水头,通 过一定的流量将“载能水”输送到水轮机中,使 水能→旋转机械能→带动发电机组发电→输电线 路→用户
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风力发电机组:

把风的动能转变成机械动能,再把机械能转化为 电力动能,这就是风力发电。风力发电的原理, 是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将 旋转的速度提升,来促使发电机发电。
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AGC概念(1)
AGC:电力系统频率和有功功率自动控制系统
称为自动发电控制(AGC),亦称负荷与频率 控制(LFC); 由自动装置和计算机程序对频率 和有功功率进行二次调整实现。 自动发电控制(AGC) 是电力系统能量管理系 统(EMS)中最重要的控制功能。 EMS包含: 自动稳定控制(ASC)、自动发电控制(AGC)
、自动电压控制(AVC)三大控制系统。
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AGC的基本目标
发电控制与发电计划跟踪系统负荷(如下图)
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发电控制与发电计划跟踪系统负荷
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AGC 在电厂火电机组的实现
火电机组参加AGC的三种模式:
小时级负荷调节:按调度前日发电曲线不具备AGC能力的老机 组及中小机组 15min周期的调节:对具有调功装置的机组,EMS按实时计划 曲线送各厂 8~12sec周期的调节:由EMS直接控制机组的CCS。
区域控制偏差 自动发电控制 锅炉跟随 协调控制系统 分散控制系统
DEB
DEH EMS
Direct Energy Balance
直接能量平衡
数字电液控制
Digital Electric Hydraulic Control Energy Management System
能量管理系统
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常用名词术语(2)
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机组AGC基本技术性能测试(1)



1、负荷随动性能测试 (1)测试指令要求 省调测试指令应满足以下要求: a、测试指令以斜坡方式连续增、减或减、增各两个周期。 b、指令斜坡速率为测试机组申报的调节速率。 c、斜坡指令的连续变化不小于测试机组额定负荷的5%,且时间不小 于5分钟。 (2)测试结果计算 对测试曲线进行记录,并计算机组最大负荷偏差δLm。 δLm = Max | Ldt-Lat | Ldt—t时刻的AGC测试负荷指令。 Lat—t时刻的实际负荷。
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AGC调节性能的改进与提高



AGC方式下,AGC负荷指令频繁地连续变化。(存在的问 题) 机组锅炉炉膛容积大,热容量大,锅炉在接到负荷指令后, 改变煤量到蒸汽流量发生变化需要时间,即蒸汽产生的纯 迟延时间。最终导致汽压响应的迟延;对于负荷响应纯迟 延较大的机组将难以适应。 直吹式机组燃料量从指令变化到煤粉进入炉膛存在较大延 时(中储式制粉系统由于煤粉仓的作用,没有制粉过程的 影响,负荷的响应较快 。) 当机组大修、控制系统改造或自动调节系统发生变化后, 机组协调控制系统调节品质将影响AGC效果。 须进行AGC 试验,重新确保机组AGC调节效果。


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电厂频率控制
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基本概念(2)

通过发电机组调速系统的自身频率特性对电网的控 制,通常称之为一次调频。它主要是由发电机组调 速系统的静态特性来实现的。(有差调节)
电网AGC 则是考虑电网的宏观控制、经济运行及电 网交换功率控制等因素,向有关机组调速系统下达 相应机组的目标(计划)功率值,从而产生电网范 围内的功率/频率控制,称之为二次调频。(闭环调 节)。
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机组AGC基本技术要求(新疆)
《互联电网联络线有功功率控制技术规范(试行)》 调计〔2010〕33号


直吹式汽包炉机组负荷调节速率不低于1.0%Pe/分钟; 中间储仓式汽包炉机组负荷调节速率不低2.0%Pe/分钟; 燃气机组的负荷调节速率不低于5.0%Pe/分钟; 水电机组的负荷调节速率不低于50.0%Pe/分钟; 循环流化床机组和燃用特殊煤种(如劣质煤、高水分低热 值褐煤等)的火电机组负荷调节速率不低于1.0%Pe/分钟; 超临界定压运行直流炉机组负荷调节速率不低于1.0%Pe/ 分钟,其他类型直流炉机组负荷调节速率不低于1.5%Pe/ 分钟; 其它类型机组负荷调节速率不低于2.0%Pe/分钟。
在这个过程中,系统功率负荷的动态平衡完全是自己随动完成 的,不需要人工干预,动态平衡的结果是系统稳定在了一个较低的 频率水平。这个过程即为电力系统的一次调频过程。 可以看到电力系统的一次调频,是由同步发电机组和负荷设备 共同来完成的。 右图为电网的调频调整示意图。其中a点为 系统变化前电网的功率负荷平衡点。 当电网中的负荷从 L1 增加到 L2 时,系统的 功率负荷平衡点将开始沿调速系统的静态特性 线 P1 下滑,直到系统的功率负荷达到一个新的 平衡,b点。 在这个过程中汽轮机调速系统根据电网频率 的变化情况,按照其自身的静态特性来自动调 整所发功率,来满足电网负荷变化的过程 , 即为 机组参与系统的一次调频过程。

FFC FTC PLC RB RTU SCADA TBC
Flat Frequency Control Flat Tie-line Control Power Load Controller Run Back Remote Terminal Unit
定频率控制 定联络线功率控制 电厂负荷控制器 机组甩负荷 远方终端单元
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AGC概念(2)
调度负荷指令 (ADS) AGC允许 AI DI
M
D C S 系 统
E M S
微波通道 ( )
R T
AGC投入 AGC上限 AGC下限 AGC速率 AGC返回值
DO C AO

元 机 组
U
S
系 AO 统 AO AO
电网调度中心(能 量控制系统)
电厂端
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AGC概念(3)
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协调控制系统(1)
AGC与一次调频
国网新疆电力公司电力科学研究院
2018/10/7
火力发电机组:


在锅炉中通过燃烧煤炭释放出热能。水在锅炉中吸收热能后,转 化为过热蒸汽。具有热力势能的过热蒸汽进入汽轮机后膨胀做功,将热 力势能转换为驱动发电机组转子的机械功率。发电机再将机械功率转换 为电磁功率。做功 后的低能蒸汽在凝汽器中凝结成水。给水泵将水再打 入锅炉,强制形成连续循环,使发电机组可连续地生产出电能。 汽轮机的机械功率正比于其进汽流量。而流量又正比于蒸汽压力 与进汽阀门有效开度之积。因此,改变阀门开度或蒸汽压力,即可改变 机械功率。前者称为定压调节方式,后者称为滑压调节方式。汽轮机调 节系统通过改变调节阀开度,使功率负荷达到平衡,最终达到稳定供电 频率的目的。 再热器
Supervisory Control and Data Acquisition 数据采集与监视 Tie-line Load Frequency Bias Control 联络线功率频率偏差控制

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一次调频概念(1)


机组一次调频性能是指:电网频率发生偏离额定值 时,控制系统改变机组出力的大小以稳定电网频率。 定义为在调速系统给定值不变的情况下,通过转速 反馈作用改变其输出功率来调整电网的频率。在电 网频率按自然调频过程变化的同时,调节系统探测 到机组转速的变化后,通过转速反馈作用迅速调整 各发电机组的输出功率,以维持供电频率稳定。 一次调频范围:100MW及以上火电。机组大修或 调速系统发生变化均应进行一次调频验证试验。
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