郭明文

（桂林供電局,541002）

基于AGC的風(fēng)力、水力互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的研究

郭明文

（桂林供電局,541002）

隨著我國居民人口數(shù)增加，用電量增加，隨之而來的就是電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)張，傳統(tǒng)的電網(wǎng)已經(jīng)無法滿足高用電量的需求，因此需要引進(jìn)更加智能的發(fā)電系統(tǒng)，自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）應(yīng)運(yùn)而生，并且在現(xiàn)階段開發(fā)的電網(wǎng)中起著越來越重要的作用。具有這種功能的系統(tǒng)使得發(fā)電機(jī)以最經(jīng)濟(jì)的方式運(yùn)行，從而保證了電力系統(tǒng)穩(wěn)定。

自動(dòng)發(fā)電控制;AGC;經(jīng)濟(jì);穩(wěn)定

1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的簡介

在如今的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)下，每個(gè)用電的區(qū)域按用電比例分配，共同來進(jìn)行電力交易。每個(gè)用電區(qū)域需要保證自己區(qū)域內(nèi)供電穩(wěn)定，并且要以最經(jīng)濟(jì)的方式進(jìn)行運(yùn)營。這種系統(tǒng)是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)?？偨Y(jié)來講，有三個(gè)主要的目標(biāo)：

（1） 為各區(qū)域分配發(fā)電的功率上下限，保證區(qū)域間的交換功率可以滿足要求。

（2） 使得發(fā)電能夠隨著不同的情況隨機(jī)變化，保證系統(tǒng)需要的頻率值。

（3）能夠進(jìn)行自主改善功能，對(duì)出錯(cuò)的環(huán)節(jié)能夠進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，使得整個(gè)系統(tǒng)取 得最高的效益。

通過以上功能分析，可以得到這種具有自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)的幾個(gè)基本的組成部分，信息傳輸部分、電廠整體控制部分、主站控制部分等等。ACD自動(dòng)控制系統(tǒng)通過以上功能分析，可以得到這種具有自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)的幾個(gè)基本的組成部分，信息傳輸部分、電廠整體控制部分、主站控制部分等等。ACD自動(dòng)控制系統(tǒng)首先需要獲得經(jīng)過實(shí)時(shí)測(cè)量的數(shù)據(jù)，再根據(jù)相應(yīng)的理論得到需要送往各個(gè)區(qū)域的指令，最后，通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)缆穼⑦@種指令再傳輸出去。

這套自動(dòng)控制系統(tǒng)通過綜合考慮區(qū)域的承受能力以及發(fā)電能力來進(jìn)行控制。對(duì)于一個(gè)周圍沒有其他控制系統(tǒng)的區(qū)域，只有單獨(dú)的一個(gè)控制中心，如果這個(gè)控制區(qū)的發(fā)電能力滿足不了該區(qū)域的用電需求，那么這個(gè)系統(tǒng)的頻率就會(huì)較小。如果用電需求是遠(yuǎn)遠(yuǎn)在其發(fā)電能力之下的，那么該系統(tǒng)的頻率就會(huì)很高?，F(xiàn)在考慮另一種情況，當(dāng)電力系統(tǒng)由很多個(gè)系統(tǒng)共同組成時(shí)，系統(tǒng)的頻率在各部分應(yīng)當(dāng)是一致的。因此，某一區(qū)域的供應(yīng)和需求不平衡時(shí)，其他區(qū)域的發(fā)電系統(tǒng)就可以進(jìn)行補(bǔ)充，這樣整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行互補(bǔ)，互相平衡，使得整個(gè)系統(tǒng)的頻率保持穩(wěn)定。互相進(jìn)行互補(bǔ)的規(guī)則由各個(gè)區(qū)域協(xié)同制定，需要區(qū)域之間合作時(shí)，由較高的機(jī)構(gòu)進(jìn)行整體調(diào)配，各個(gè)子系統(tǒng)接收到調(diào)配之后再根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行內(nèi)部調(diào)整來滿足上一級(jí)的要求。需要注意的是，各個(gè)子系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)保證自身穩(wěn)定工作的同時(shí)，保證和相鄰工作區(qū)域頻率的穩(wěn)定。為了使得整個(gè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定持久的工作，進(jìn)行協(xié)調(diào)的目標(biāo)值應(yīng)與最后的改進(jìn)值保持一致，從而穩(wěn)定各個(gè)區(qū)域以及整個(gè)電力系統(tǒng)。

ACE是區(qū)域控制偏差，這個(gè)參數(shù)反映了電力系統(tǒng)內(nèi)的承受能力與發(fā)電能力，頻率差異等因素所構(gòu)成的誤差值。通過這個(gè)參數(shù)可以看出區(qū)域內(nèi)的協(xié)調(diào)能力，功率是否虧損。這個(gè)值主要由區(qū)域間的交換與計(jì)劃值之間的偏差，整個(gè)系統(tǒng)的頻率與理想頻率之間的差值構(gòu)成。還包括虧損的電量等等。

2 水力、風(fēng)力互補(bǔ)發(fā)電的AGC系統(tǒng)

自然發(fā)電資源中，最能加以開發(fā)利用的就屬水力和風(fēng)力發(fā)電了。但是風(fēng)力發(fā)電的缺陷就是沒有風(fēng)就沒有電，因此風(fēng)力發(fā)電沒有一定的保障機(jī)制時(shí)，就無法保證電力的充足供應(yīng)，風(fēng)力發(fā)電必須依賴于風(fēng)的存在。由于風(fēng)是一個(gè)受季節(jié)影響較大的因素，比如在北方的冬天和春天，風(fēng)力一般較大，并且一天之內(nèi)的變化也不盡相同。因此為了更好的利用風(fēng)力發(fā)電，就必須引入保障機(jī)制[3]。水利系統(tǒng)在穩(wěn)定性上可以與風(fēng)力系統(tǒng)形成一定的補(bǔ)充，因此風(fēng)力系統(tǒng)可以將水力系統(tǒng)作為發(fā)電保證，這兩者相互合作，可以實(shí)現(xiàn)平衡，持續(xù)發(fā)電的需求。風(fēng)力發(fā)電可以融合在水力發(fā)電的系統(tǒng)中。在我國的北方，冬春季的風(fēng)較大，夏秋季的風(fēng)較小，而水能則是夏秋季較為豐富，冬春季較為枯涸，這樣就為風(fēng)力、水力互補(bǔ)發(fā)電提供了相互合作的保障。

在我們實(shí)際生活中的水力發(fā)電系統(tǒng)，需要根據(jù)整個(gè)控制區(qū)域的需求，迅速并且可靠的進(jìn)行發(fā)電，這就要求水電發(fā)電系統(tǒng)擁有很高的發(fā)電技術(shù)?，F(xiàn)在引入的自動(dòng)控制系統(tǒng)在保證水輪發(fā)電系統(tǒng)能夠自動(dòng)工作的情況下來保證整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)工作的情況。根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的供電能力，區(qū)域的用電需求，以及水能資源、電力設(shè)施，在保證安全。穩(wěn)定的情況下，經(jīng)濟(jì)的進(jìn)行發(fā)電。在進(jìn)行這些工作時(shí)，還應(yīng)當(dāng)保證區(qū)域之間能夠安全穩(wěn)定的協(xié)調(diào)工作。

水電發(fā)電系統(tǒng)不僅僅要滿足當(dāng)時(shí)用電的需求，還應(yīng)當(dāng)做出一定的準(zhǔn)備來進(jìn)行意外事件的防備。在出現(xiàn)突發(fā)情況下，應(yīng)當(dāng)能根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行調(diào)整，及時(shí)的相應(yīng)，及時(shí)的改變發(fā)電的功率、頻率。必要時(shí)，還可以引入互補(bǔ)機(jī)制，使得周圍的區(qū)域可以進(jìn)行及時(shí)的支援，來保證整個(gè)電力系統(tǒng)都能夠穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)作下去。這種防備機(jī)制應(yīng)當(dāng)具有反應(yīng)速度快，變化范圍大的能力。

3 AGC自動(dòng)控制系統(tǒng)下各區(qū)域協(xié)作分析

電力系統(tǒng)為了保障各個(gè)地區(qū)都能被穩(wěn)定、高效的供電，依照各個(gè)區(qū)域之間相互聯(lián)系的緊密型劃分了不同等級(jí)的區(qū)域，區(qū)域之間通過聯(lián)絡(luò)線進(jìn)行連接。但是，值的注意的是，這種相互聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)具有一定的脆弱與可摧毀性。在電力系統(tǒng)遭受到難以避免的自然環(huán)境影響時(shí)，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性就會(huì)直接受到危害，這樣就會(huì)使得用電區(qū)域得不到正常的供應(yīng)，同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，保證各區(qū)域之間聯(lián)系的穩(wěn)定性，是使得整個(gè)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的保障。因此，本文提出的AGC自動(dòng)控制系統(tǒng)在加強(qiáng)各區(qū)域之間聯(lián)絡(luò)穩(wěn)定性上起到了很大的改善作用。

在自動(dòng)控制系統(tǒng)劃分好的子區(qū)域中，相互連接的區(qū)域之間的聯(lián)系通常都是軟連接，不具有一定的穩(wěn)定性，因此，自動(dòng)控制系統(tǒng)就需要對(duì)聯(lián)絡(luò)線上的傳輸進(jìn)行一定的限制與補(bǔ)充，使得傳輸值與目標(biāo)值不差，或者相差很小，從而確保整個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)內(nèi)部子系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的相互聯(lián)絡(luò)，穩(wěn)定的供電。

在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，傳輸線上的功率由于在每個(gè)控制區(qū)的內(nèi)部，因此不會(huì)作為總控制的目標(biāo)，因此，在AGC自動(dòng)控制系統(tǒng)中，應(yīng)當(dāng)引入一定的監(jiān)督和約束機(jī)制，一旦偏離設(shè)計(jì)好的目標(biāo)值，就會(huì)直接傳送到控制中心，能夠加以及時(shí)的修正，防止功率不合理的增大或者縮小。

4 總結(jié)

本文結(jié)合傳統(tǒng)的發(fā)電模式，提出了AGC自動(dòng)控制系統(tǒng)的理論，在分析水力與風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)上，提出了風(fēng)力、水力互補(bǔ)型的發(fā)電系統(tǒng)，基于這種理論，使得控制能夠更高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。

在考慮了各個(gè)區(qū)域之間弱連接的基礎(chǔ)上，提出一種可以互相制約、監(jiān)督的機(jī)制，保證各個(gè)子系統(tǒng)之間可以穩(wěn)定的進(jìn)行傳輸，來保證整個(gè)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。同時(shí)減少了自然災(zāi)害的影響。

[1]焦健. 基于模糊控制的風(fēng)水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)建模與仿真[D].東北石油大學(xué),2013.

[2]邵萌. 海洋能多能互補(bǔ)智能供電系統(tǒng)總體開發(fā)方案研究及應(yīng)用[D].中國海洋大學(xué),2012.

[3]李泓澤. 電力系統(tǒng)多元主體間外部性影響機(jī)理及補(bǔ)償機(jī)制研究[D].華北電力大學(xué),2013.

[4]張叢林. 水—火—風(fēng)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的容量優(yōu)化配置問題研究[D].天津大學(xué),2012.

[5]甘凌霄. 孤島微電網(wǎng)中多種分布式低碳能源智能優(yōu)化分配算法研究[D].華南理工大學(xué),2012

Research of wind power and water power complementary power generation system based on AGC

Guo Mingwen
(Guilin Power Supply Bureau，541002)

With the increase of population and the increase of electricity consumption,which is the expansion of the scale of power network,the traditional power grid has been unable to meet the demand of high power consumption.Therefore,the introduction of a more intelligent power generation system,automatic generation control (AGC)came into being,and plays a more and more important role in the development of the network at this stage.With this function,the system is running in the most economical way to ensure the stability of the power system.

automatic generation control;AGC;economy;stability