宁夏电网常规能源一次调频考评指标的研究

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宁夏电网常规能源一次调频考评指标的研究

摘要:为了更加公平、科学、合理地考核机组一次调频效果,提出了当前宁夏

电网一次调频考核业务流程,按照《两个细则》一次调频考核指标,分析了机组

一次调频各指标和现有考核方法,提出了对大扰动和小扰动分别计算贡献电量的

方法,对频率大、小扰动的不同或时间段选取不同的权重系数,从而能比较科学

地区分不同机组一次调频的贡献率,可以更加科学地评价机组一次调频对电网频

率稳定的贡献程度,使考核奖励结果更为科学有效。

关键词:一次调频;考核流程;考核指标

1 引言

一次调频是指当电力系统频率额定频率时,发电机组通过调速控制系统的自

动反应,调整机组有功出力,减少频率偏差所提供的服务,属于辅助服务中的基

本辅助服务。发电机组的一次调频功能是稳定系统频率的一项重要技术措施,对

于实现电网自动调度、调高电能质量、保证电网安全稳定运行的重要措施[1-3]。

根据西北电监局下发的《西北区域并网发电厂辅助服务管理实施细则(试行)》及《西北区域发电厂并网运行管理实施细则(试行)》(简称《两个细则》),对机组一次调频性能进行考核。宁夏《两个细则》系统关于一次调频的

考核实现方法如下。

2 一次调频考核业务流程

图1:一次调频考核业务流程图

3 一次调频考评指标

《两个细则》要求,凡是并网发电厂机组必须具备一次调频功能,其基本技

术要求(包括人工死区、转速不等率和一次调频投入的最大调整负荷限幅、调速

系统的迟缓率、响应速度等)应满足《西北电网发电机组一次调频技术管理规定》的技术要求。西北电网对各一次调频机组的性能指标要求如下:

1)人工死区:电液型汽轮机调节控制系统的火电机组和燃机死区控制在

±0.033Hz内;机械、液压调节控制系统的火电机组和燃机死区控制在±0.10Hz内;水电机组死区控制在±0.05Hz内。

2)转速不等率Kc:火电机组和燃机为4% ~ 5%,水电机组不大于3%。

3)最大负荷限幅:最大负荷限幅为机组额定出力的6%。

4)响应行为要求:当电网频率变化超过机组一次调频死区时,机组的响应时

间应为15秒。在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始的45秒内,机组实

际出力与机组响应目标偏差的平均值应在机组额定有功出力的±3%内。

4 一次调频各考核项目计算方法

为了加强对机组一次调频功能投运的监视,机组一次调频投切信号必须实时

采集,接入SCADA/EMS。机组控制系统一般都可以通过组态,以软压板形式将机

组一次调频投切信号通过远程终端送至省调SCADA/EMS,EMS则能自动记录机组

一次调频投切时间,计算一次调频投运率(Ht)的计算公式如下:

Ht=一次调频投运时间/机组月运行时间*100%

a)一次调频负荷变化量计算

在电网频率变化超过机组一次调频死区时,机组理论负荷变化为:

其中:

fdb:机组调频死区对应频率,高频为50+0.033Hz,低频为50-0.033Hz;

P0:电网频率变化超过机一次调频死区时刻机组的实际出力;

fN:机组额定频率;

PN:机组额定有功出力;

f:机组实际频率,为从PMU实时采集的时间序列值;

P:机组实际有功出力,为从PMU实时采集的时间序列值;

δ:转速不等率或调差系数整定值,一般为4%~6%;

ΔPmax:机组一次调频最大出力限幅,火电机组一般可取6%额定出力,水电机组一般无限幅;

b)一次调频贡献电量计算

机组在执行AGC变负荷任务时,如有一次调频变负荷要求,难以正确计算一次调频实际负荷变化值。当发生有效频率扰动时,在有效观察时间段内,如果机组AGC停运或没有AGC命令下发,根据PMU连续量测得到的机组出力的变化和频率的变化,WAMS系统可以准确计算出机组一次调频积分电量。高频少发或低频多发为正值,高频多发或低频少为负值。

考虑机组负荷实际限制,从电网频率偏差超出一次调频考核死区开始,计算60秒内(如果频率越死区时间不足60秒,则取实际动作时间)机组一次调频贡献电量。

机组一次调频实际贡献电量:

(4)

其中:

fdb:机组调频死区对应频率,高频为50+0.033Hz,低频为50-0.033Hz。

P0:电网频率变化超过机一次调频死区时刻机组的实际出力。

fN:机组额定频率。

PN:机组额定有功出力。

f:机组实际频率,为从PMU实时采集的时间序列值。

P:机组实际有功出力,为从PMU实时采集的时间序列值。

δ:转速不等率或调差系数整定值,一般为4%~6%。

ΔT:PMU数据采样间隔,25帧数据为0.04s。

ΔPmax:机组一次调频最大出力限幅,火电机组一般可取6%额定出力,水电机组一般无限幅。

c)一次调频积分电量响应指数

考虑机组负荷实际限制,从电网频率偏差超出一次调频考核死区开始,计算60秒内(如果时间不足60秒,则取实际动作时间)机组一次调频贡献电量。

一次调频积分电量响应指数计算以频差大于动作死区开始,频率开始恢复结束,计算在此期间一次调频实际和期望负荷变化的积分值,二个积分值之比为一次调频积分电量响应指数。

机组负荷会有一定的波动,频差较小时,一次调频变化负荷较小,不能较正确地计算机组一次调频相关指数,所以频差不小于3r/min(0.05Hz)时,机组一次调频指数计算才有效。

5 现有考核方法分析

根据上文对一次调频考核方法的分类,考核内容都是以未达标次数的方法进行考核,这种考核存在以下问题。

考核指标根据实测数据进行计算。人工死区、转速不等率、最大负荷限幅、迟缓率、响应行为等实时数据测量比较困难,这种考核方式只是以考核项是否达

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