抽水蓄能機(jī)組抽水轉(zhuǎn)發(fā)電過程緊急頻率控制策略

王濤 舒征宇

摘 要：本文從抽水蓄能機(jī)組抽水轉(zhuǎn)發(fā)電過程的出力特性出發(fā)，研究電網(wǎng)在大功率缺額導(dǎo)致頻率下降時(shí)，抽水蓄能機(jī)組從抽水工況轉(zhuǎn)發(fā)電工況的最優(yōu)頻率控制策略。采用基于最優(yōu)頻率軌跡的思想給出了每臺(tái)抽水蓄能機(jī)組的動(dòng)作頻率點(diǎn)，并進(jìn)行了求解。經(jīng)過PSASP對某電網(wǎng)的算例仿真表明，本文提出的緊急頻率控制策略能很好的抑制系統(tǒng)頻率的下降，對于電網(wǎng)的頻率恢復(fù)具有重要的作用。

關(guān)鍵詞：抽水蓄能機(jī)組；最優(yōu)頻率軌跡；抽水轉(zhuǎn)發(fā)電；頻率控制策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.175

0 引言

抽水蓄能機(jī)組具有抽水和發(fā)電有種典型的工況，在抽水工況下相當(dāng)于負(fù)荷從電網(wǎng)吸收功率，在發(fā)電工況下相當(dāng)于電源從電網(wǎng)輸送功率。因此，當(dāng)抽水蓄能機(jī)組處于抽水工況下，從抽水工況轉(zhuǎn)換到發(fā)電工況具有雙倍的調(diào)節(jié)能力。

本文主要研究抽水蓄能機(jī)組從低頻切泵之后再轉(zhuǎn)為發(fā)電的整個(gè)過程中的頻率控制策略，意在解決功率缺額達(dá)到一定程度導(dǎo)致系統(tǒng)頻率急劇下降，僅僅依靠抽水轉(zhuǎn)停機(jī)不能解決問題的情況。

1 抽水蓄能機(jī)組抽水轉(zhuǎn)發(fā)電過程特性研究

2 控制過程中的頻率軌跡曲線

3 抽水到發(fā)電過程緊急頻率控制策略

圖2中在整個(gè)抽水-停機(jī)、停機(jī)-發(fā)電過程中頻率軌跡曲線恢復(fù)的速度越快，本文的控制目標(biāo)就是使整個(gè)抽水轉(zhuǎn)停機(jī)、停機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)電過程，系統(tǒng)頻率恢復(fù)的速度最快，恢復(fù)的水平盡可能高，因此使得頻率軌跡曲線與額定頻率曲線圍成的面積S最小。每一段面積Spi和Sgi對應(yīng)的頻率軌跡fpi和fgi分別根據(jù)公式（5）-（6）來計(jì)算。

4 仿真算例

仿真算例采用我國某省電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，計(jì)算軟件采用的是PSASP（Power System Analysis Software Package）仿真分析軟件。算例中該電網(wǎng)2013總?cè)萘?190萬千瓦。裝有火電、水電以及抽水蓄能機(jī)組，抽水蓄能機(jī)組4臺(tái)，每臺(tái)機(jī)組的額定容量為300MW。電網(wǎng)用電最大負(fù)荷需求將達(dá)到3500萬千瓦。設(shè)置故障為：夏季方式下聯(lián)絡(luò)線CA發(fā)生短路故障三相斷線跳閘導(dǎo)致A電網(wǎng)功率缺額3100MW。

5 結(jié)論

本文主要在以前關(guān)于抽水蓄能機(jī)組進(jìn)行緊急低頻控制的基礎(chǔ)上進(jìn)行了拓展，傳統(tǒng)的控制方法只是利用了抽水蓄能機(jī)組低頻切泵進(jìn)行頻率控制（抽水-停機(jī)），因此沒有將抽水蓄能的作用發(fā)揮到最大。本文研究的是抽水蓄能機(jī)組從抽水-停機(jī)-發(fā)電整個(gè)過程中的頻率優(yōu)化控制策略，經(jīng)過仿真對比，本文所提的控制策略較傳統(tǒng)的控制策略對于緊急低頻的控制效果更好，更適合于大功率缺額情況下的緊急低頻控制問題。