潘家口水電站1 機(jī)組一次調(diào)頻性能的改進(jìn)與優(yōu)化

王桂嶺，房自領(lǐng)，王雨川

（1.水利部海委引灤工程管理局，河北 遷西064309；2.中水北方勘測設(shè)計(jì)研究有限公司，天津300222）

1 引言

潘家口水電站位于河北省遷西縣，裝機(jī)4 臺(tái)，總?cè)萘?20 MW，其中1 號(hào)機(jī)組為常規(guī)機(jī)組150 MW，2、3、4 號(hào)機(jī)組為抽水蓄能機(jī)組，容量為90 MW×3，在系統(tǒng)中主要承擔(dān)調(diào)峰、填谷消納新能源以及事故備用等任務(wù)。

潘家口水電站1 號(hào)機(jī)組自1980 年投入運(yùn)行以來一直擔(dān)負(fù)著京津唐電網(wǎng)調(diào)峰的重任，機(jī)組啟動(dòng)并網(wǎng)迅速，開機(jī)令發(fā)出后基本上1 min 內(nèi)可以并網(wǎng)并帶滿負(fù)荷150 MW，在電網(wǎng)中曾起著舉足輕重的作用；隨著華北電網(wǎng)容量的增大，1 號(hào)機(jī)組在電網(wǎng)中的作用逐漸變小。但近年來隨著電網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的高要求和電網(wǎng)管理水平的提高，特別是《華北區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則（試行）》和《華北區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助管理實(shí)施細(xì)則（試行）》的逐步實(shí)施，對(duì)并網(wǎng)運(yùn)行的機(jī)組一次調(diào)頻性能提出了更高的要求。為此決定對(duì)1 號(hào)機(jī)組調(diào)速器進(jìn)行更新改造以滿足電網(wǎng)對(duì)機(jī)組一次調(diào)頻考核的要求并減少經(jīng)濟(jì)損失。

2 一次調(diào)頻的概念和技術(shù)指標(biāo)要求

2.1 一次調(diào)頻的概念

一次調(diào)頻是指當(dāng)電力系統(tǒng)頻率偏離額定頻率50 Hz 時(shí)，所有并網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組通過調(diào)速系統(tǒng)的自動(dòng)響應(yīng)，調(diào)整機(jī)組的有功出力來減少電網(wǎng)頻率和額定頻率的偏差所提供的服務(wù)。即當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷增加引起電網(wǎng)頻率降低時(shí)，所有并網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組根據(jù)各自調(diào)速器的參數(shù)自動(dòng)響應(yīng)，增加一定比例的有功出力以平衡掉部分因負(fù)荷增加而引起的頻率下降，從而使得電網(wǎng)負(fù)荷的增加引起的電網(wǎng)頻率下降比沒有一次調(diào)頻時(shí)造成的電網(wǎng)頻率下降要小得多，同理，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷減少引起頻率升高時(shí)，并網(wǎng)運(yùn)行的各發(fā)電機(jī)組做相反的動(dòng)作。這樣通過各臺(tái)機(jī)組一次調(diào)頻的正確動(dòng)作使得電網(wǎng)很快就自動(dòng)運(yùn)行在一個(gè)電網(wǎng)負(fù)荷和發(fā)電機(jī)有功出力基本平衡的新的平衡狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)發(fā)/用電功率的平衡，從而減少二次調(diào)頻的負(fù)擔(dān)，提高電網(wǎng)在額定頻率50 Hz 附近運(yùn)行的能力，提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量中頻率這一重要參數(shù)的質(zhì)量水平。

2.2 華北電網(wǎng)對(duì)一次調(diào)頻的技術(shù)指標(biāo)要求

《華北電網(wǎng)發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻運(yùn)行管理規(guī)定》中規(guī)定：所有并入華北電網(wǎng)運(yùn)行的機(jī)組都必須具備并投入一次調(diào)頻功能，當(dāng)電網(wǎng)頻率波動(dòng)時(shí)，機(jī)組在所有運(yùn)行方式下都應(yīng)自動(dòng)參與一次調(diào)頻，水電機(jī)組參與一次調(diào)頻的死區(qū)不大于±0.033 Hz（后調(diào)整為±0.05 Hz）。

2.3 華北電網(wǎng)對(duì)機(jī)組的考核分投入情況考核及性能考核2 個(gè)方面

2.3.1 投入情況考核

一次調(diào)頻月投運(yùn)率應(yīng)達(dá)到100%。未經(jīng)電力調(diào)度機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)停用機(jī)組的一次調(diào)頻功能或一次調(diào)頻月投運(yùn)率達(dá)不到100%都要考核扣減發(fā)電量。

2.3.2 一次調(diào)頻正確動(dòng)作率

（1）當(dāng)某臺(tái)機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，在電網(wǎng)頻率越過機(jī)組一次調(diào)頻死區(qū)的一個(gè)積分期間，如果機(jī)組的一次調(diào)頻功能貢獻(xiàn)量為正（或者機(jī)組的一次調(diào)頻動(dòng)作指令表明機(jī)組在該期間機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作），則統(tǒng)計(jì)為該機(jī)組一次調(diào)頻正確動(dòng)作1 次，否則，為不正確動(dòng)作1 次。

（2）一次調(diào)頻正確動(dòng)作率按機(jī)組考核。對(duì)于一次調(diào)頻月正確動(dòng)作率小于80%的機(jī)組，按正確動(dòng)作率的多少分別扣減一定的發(fā)電量。

3 潘家口水電廠1 號(hào)機(jī)組調(diào)速器的更新和一次調(diào)頻參數(shù)的調(diào)整和優(yōu)化

我廠于2016 年11 月安裝了長江三峽集團(tuán)能事達(dá)公司的MGC2002 B-WT150 型調(diào)速器。新的調(diào)速器運(yùn)行后并不是馬上就完全滿足電網(wǎng)的一次調(diào)頻要求，開始時(shí)正確動(dòng)作率也不是很高，后經(jīng)過仔細(xì)分析精確調(diào)整參數(shù)后才達(dá)到一次調(diào)頻正確動(dòng)作率100%的結(jié)果。

下面詳細(xì)描述一下最重要的兩個(gè)參數(shù)的調(diào)整對(duì)動(dòng)作正確率的影響

（1）頻率死區(qū)：不管是以前規(guī)定的±0.033 Hz 還是現(xiàn)在的±0.05 Hz，調(diào)整時(shí)一定要使得機(jī)組正好在這個(gè)死區(qū)邊緣才動(dòng)作，即當(dāng)電網(wǎng)頻率偏移0.033 Hz（或0.05 Hz）時(shí)才開始動(dòng)作。如果設(shè)定的機(jī)組比死區(qū)規(guī)定值提前動(dòng)作和遲后動(dòng)作都會(huì)被電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)為沒有正確動(dòng)作，因?yàn)殡娋W(wǎng)是在頻率剛好偏離規(guī)定的死區(qū)時(shí)才開始統(tǒng)計(jì)電網(wǎng)的機(jī)組是否動(dòng)作。如果機(jī)組早動(dòng)作了，當(dāng)電網(wǎng)考核時(shí)機(jī)組已經(jīng)動(dòng)過了，就不會(huì)被統(tǒng)計(jì)為正確動(dòng)作，如果機(jī)組晚動(dòng)作了同樣也不會(huì)被統(tǒng)計(jì)為正確動(dòng)作，必須剛剛好在統(tǒng)計(jì)時(shí)動(dòng)了才算正確動(dòng)作。這好比軍訓(xùn)踢正步，你必須和口令完全一致才行，系統(tǒng)頻率偏移0.033 Hz（或0.05 Hz）的瞬間就是系統(tǒng)發(fā)出的動(dòng)作指令，早了晚了都是不合格。這一點(diǎn)是提高動(dòng)作正確率的關(guān)鍵點(diǎn)。

（2）bp 值：規(guī)定中明確水電機(jī)組一般為3%～4%，但我廠開始按4%和3%都設(shè)定過，機(jī)組的合格率就是不理想，后來將bp 調(diào)整為2%后一次調(diào)頻合格率就100%了。所以這個(gè)規(guī)定只是個(gè)參考，不能太教條，還要根據(jù)具體機(jī)組調(diào)整參數(shù)，不要局限于電網(wǎng)給出的參考區(qū)間，要多調(diào)整多試驗(yàn)，才能達(dá)到滿意的效果，這是經(jīng)過實(shí)踐證明的經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié)論

一次調(diào)頻的概念在早期的電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析一書中就有講述，但那時(shí)是作為一個(gè)實(shí)際的概念提出來卻沒有對(duì)并網(wǎng)的機(jī)組進(jìn)行一次調(diào)頻的考核，近年隨著用戶對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量要求的提高和電網(wǎng)管理水平的進(jìn)一步提高，一次調(diào)頻進(jìn)入考核階段，這時(shí)的一次調(diào)頻對(duì)機(jī)組的要求已經(jīng)發(fā)生了很大改變，由于這個(gè)概念太專業(yè)，熟悉的人比較少，詳細(xì)參透概念并能嚴(yán)格按照電網(wǎng)的要求進(jìn)行改造的難度比較大，電廠機(jī)組管理方一定要正確理解電網(wǎng)一次調(diào)頻對(duì)機(jī)組的具體要求并對(duì)照要求調(diào)整參數(shù)反復(fù)試驗(yàn)，每臺(tái)機(jī)組的性能不同，參數(shù)也會(huì)有所不同，只要反復(fù)調(diào)整試驗(yàn)就一定能達(dá)到滿意的效果。