美姑河集控出力調(diào)整方式分析

陳 沛 秋

(美姑河水電開(kāi)發(fā)有限公司,四川 美姑 616400)

1 概 述

美姑河集控嚴(yán)格按照省調(diào)下發(fā)《省調(diào)直調(diào)并網(wǎng)發(fā)電廠上網(wǎng)出力調(diào)度指令執(zhí)行規(guī)則》執(zhí)行負(fù)荷變更，每月卻依然存在大量超欠電量。不合格電量考核規(guī)則：四川電網(wǎng)所有統(tǒng)調(diào)電站均在調(diào)度機(jī)構(gòu)備案負(fù)荷升降速率，調(diào)度按照各電廠備案的升降速率計(jì)算電廠在升降負(fù)荷時(shí)的電量，并與電廠發(fā)電機(jī)組實(shí)際上網(wǎng)電量進(jìn)行比較，若發(fā)電機(jī)組實(shí)際上網(wǎng)電量與調(diào)度計(jì)劃電量偏差超過(guò)2%，則超出部分即為不合格電量。

這種情況在每個(gè)電站都基本存在，針對(duì)這種情況，四川水電開(kāi)發(fā)公司組織了“兩個(gè)細(xì)則考核交流會(huì)”，各電廠針對(duì)兩個(gè)細(xì)則都分享了自身的理解以及具體的實(shí)施方法，對(duì)美姑河出力方式提出了幾點(diǎn)調(diào)整，在此對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

為了保證電能質(zhì)量，電力系統(tǒng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高經(jīng)濟(jì)效益，減少不合格電量的產(chǎn)生是每個(gè)發(fā)電企業(yè)應(yīng)盡的責(zé)任。

2 不合格電量產(chǎn)生原因分析

2.1 不合格電量產(chǎn)生原因

不合格電量[1]：發(fā)電機(jī)組未按照調(diào)度計(jì)劃和調(diào)度指令發(fā)電而增加或減發(fā)的上網(wǎng)電量稱為不合格電量。不合格電量產(chǎn)生原因[2]可分為兩個(gè)部分。

(1)人為原因。如沒(méi)有按時(shí)調(diào)整負(fù)荷，沒(méi)有按照爬坡率調(diào)整負(fù)荷，負(fù)荷調(diào)整錯(cuò)誤等人為性失誤。

(2)設(shè)備原因。如電能量采集終端與監(jiān)控時(shí)間不一致產(chǎn)生不合格電量，設(shè)備故障等導(dǎo)致的不合格電量。

現(xiàn)只討論負(fù)荷調(diào)整方法對(duì)不合格電量產(chǎn)生的影響以及如何對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，減少不合格電量的產(chǎn)生。

2.2 不合格電量計(jì)算

不合格電量考核數(shù)據(jù)來(lái)源于電廠的電能量采集裝置，數(shù)據(jù)采樣頻率為1 min，每5 min為一個(gè)結(jié)算點(diǎn)，即5 min內(nèi)的實(shí)發(fā)電量不得偏離計(jì)劃電量的2%[3]。

則此時(shí)不合格電量計(jì)算公式：

Q不合格=|Q實(shí)際-Q計(jì)劃|-2%×Q計(jì)劃

(1)

式中Q不合格為不合格電量；Q實(shí)際為發(fā)電機(jī)組實(shí)際上網(wǎng)電量；Q計(jì)劃為計(jì)劃上網(wǎng)電量或?qū)崟r(shí)調(diào)整電量。

若Q不合格<0，則無(wú)不合格電量產(chǎn)生。

此處以柳洪水電站為例：柳洪電站爬坡率20 MW/min，電站8:15前執(zhí)行曲線100 MW，調(diào)令8:15設(shè)置上網(wǎng)出力300 MW。每分鐘內(nèi)發(fā)電機(jī)組實(shí)際上網(wǎng)電量、調(diào)度計(jì)劃電量與差值電量計(jì)算表見(jiàn)表1。

表1 電量計(jì)算表 /MWh

按照省調(diào)《四川電力系統(tǒng)省調(diào)直調(diào)并網(wǎng)發(fā)電廠上網(wǎng)出力調(diào)度指令執(zhí)行規(guī)則》[4]進(jìn)行到點(diǎn)調(diào)整時(shí)，Q計(jì)劃-Q實(shí)際=0.167 MWh，且(Q計(jì)劃-Q實(shí)際)/Q計(jì)劃始終大于2%，說(shuō)明一直存在不合格電量。

將表1一部分?jǐn)?shù)據(jù)繪制成坐標(biāo)圖則可得圖1(無(wú)量計(jì)算圖)。在圖1中，粗實(shí)線折線a與橫坐標(biāo)軸圍成的圖形面積為Q計(jì)劃，斜率線b與橫坐標(biāo)軸圍成的圖形面積為Q實(shí)際，Q計(jì)劃-Q實(shí)際即為陰影部分面積總和，現(xiàn)設(shè)三角形陰影部分A區(qū)面積所代表的電量為Q陰影。

在8:15到8:25這段時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)計(jì)算可得，Q實(shí)際=33.33 MWh、Q計(jì)劃=35 MWh，省調(diào)允許電量波動(dòng)范圍為：

(1±2%)Q計(jì)劃=34.3～35.7 MWh

則此段時(shí)間內(nèi)累積欠發(fā)不合格電量：

Q不合格=34.3-Q實(shí)際=0.97 MWh

3 優(yōu)化負(fù)荷調(diào)整方式

3.1 固定負(fù)荷調(diào)整優(yōu)化

按照“兩個(gè)細(xì)則考核交流會(huì)”中對(duì)美姑河集控提出的建議，若提前半分鐘調(diào)整出力[5]，從8：14：30開(kāi)始按照20 MW/min爬坡率增加出力，直至8：24：30出力達(dá)到300 MW。每分鐘內(nèi)發(fā)電機(jī)組實(shí)際上網(wǎng)電量、調(diào)度計(jì)劃電量與兩者差值的優(yōu)化電量計(jì)算表見(jiàn)表2。

圖1 電量計(jì)算圖

表2 優(yōu)化電量計(jì)算表 /MWh

此時(shí)每分鐘內(nèi)Q計(jì)劃-Q實(shí)際=0 MWh，說(shuō)明在8:14:30～8:24:30每分鐘內(nèi)累積不合格電量均為0 MWh，則在每五分鐘結(jié)算時(shí)，均無(wú)不合格電量產(chǎn)生。將表2中部分?jǐn)?shù)據(jù)繪制成坐標(biāo)圖得到圖2(優(yōu)化電量計(jì)算圖)。

如圖2所示，每分鐘內(nèi)超欠發(fā)電量相互抵消，累積不合格電量雖然為0 MWh，但是圖中所示三角形陰影部分A區(qū)仍然存在不合格電量，對(duì)三角形陰影部分A區(qū)電量Q陰影，進(jìn)行計(jì)算可得陰影部分區(qū)域A區(qū)為Q陰影′=0.041 7 MWh。

圖2 優(yōu)化電量計(jì)算圖

此時(shí)Q陰影′即為8:10～8:15時(shí)間段產(chǎn)生的超發(fā)電量，此處的不合格電量由公式(1)帶入數(shù)據(jù)可得：

Q不合格=-0.125 MWh<0

由Q不合格<0可得：提前30 s調(diào)整出力后產(chǎn)生的不合格電量在每五分鐘結(jié)算點(diǎn)時(shí)不存在。

在通用情況下，調(diào)整負(fù)荷過(guò)程中實(shí)發(fā)電量公式為：

(2)

式中t為調(diào)整負(fù)荷時(shí)間，單位：分鐘;P為調(diào)整負(fù)荷時(shí)的初始負(fù)荷，單位：MW;k為爬坡率，單位：MW/分鐘。

調(diào)整負(fù)荷過(guò)程中調(diào)度計(jì)劃電量即為每分鐘固定出力的積分總和，每分鐘固定出力積分電量在調(diào)整負(fù)荷過(guò)程中為等差數(shù)列，所以可得公式為：

(3)

由式(3)-式(2)可得：

(4)

由式(4)可得：在爬坡率不變，省調(diào)電量結(jié)算時(shí)間不變的情況下，在調(diào)整負(fù)荷過(guò)程中圖1和圖2的圖形不會(huì)發(fā)生改變。

則在額定容量?jī)?nèi)提前30 s進(jìn)行任意負(fù)荷調(diào)整產(chǎn)生的不合格電量無(wú)論在1 min內(nèi)還是5 min內(nèi)，皆小于未優(yōu)化時(shí)。

因此，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷調(diào)整從固定負(fù)荷到固定負(fù)荷、固定負(fù)荷到曲線、曲線變化、曲線到固定負(fù)荷(日內(nèi)滾動(dòng)計(jì)劃可視作曲線調(diào)整)時(shí)，進(jìn)行提前30 s進(jìn)行出力調(diào)整能有效降低不合格電量的產(chǎn)生。

3.2 調(diào)頻令的負(fù)荷調(diào)整優(yōu)化

調(diào)頻到固定、調(diào)頻到曲線不采用提前30 s調(diào)整原因：調(diào)頻期間實(shí)際發(fā)電量就是調(diào)度計(jì)劃發(fā)電量，調(diào)頻的最后一分鐘電量是進(jìn)入下一條調(diào)令的基礎(chǔ)值。

提前在調(diào)頻令中將負(fù)荷調(diào)整至計(jì)劃負(fù)荷，便不會(huì)有不合格電量產(chǎn)生，以柳洪電站為例，8:15前執(zhí)行調(diào)頻100 MW，調(diào)令8:15設(shè)置上網(wǎng)出力200 MW。有以下兩種操作方法[5]：

(1)在8:14前將負(fù)荷出力調(diào)整至200 MW，此時(shí)無(wú)不合格電量產(chǎn)生。

(2)若省調(diào)下令接近8:15時(shí)，無(wú)時(shí)間提前調(diào)整，則從8:15:00開(kāi)始按照30 MW/min爬坡率增加出力，直至8:16:00出力達(dá)到130 MW，之后按照20 MW/min爬坡率增加出力，直至8:19:30出力達(dá)到200 MW。

方法(2)中，每分鐘內(nèi)發(fā)電機(jī)組實(shí)際上網(wǎng)電量、調(diào)度計(jì)劃電量與兩者差值的調(diào)頻令負(fù)荷曲線表見(jiàn)表3。

表3 調(diào)頻令負(fù)荷曲線表 /MWh

由式(1)代入數(shù)據(jù)可得：

Q不合格=-0.103 6 MWh<0

由上式可知：在8:15～8:20時(shí)間段內(nèi)，不存在不合格電量產(chǎn)生。將表3中數(shù)據(jù)繪制成坐標(biāo)圖得到圖3(調(diào)頻令負(fù)荷曲線圖)。由圖可看出，8:15開(kāi)始按照20 MW/min爬坡率增加出力時(shí)，即細(xì)實(shí)線a產(chǎn)生的不合格電量與表1中8:15～8:20時(shí)間段中相同。而在8:15開(kāi)始按照30 MW/min爬坡率,即粗實(shí)線b增加出力時(shí)，8:15～8:20時(shí)間段內(nèi)不合格電量為0 MWh。

由此可得，按照方法(2)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，在省調(diào)結(jié)算時(shí)間不變的情況下，調(diào)整負(fù)荷產(chǎn)生的不合格電量遠(yuǎn)小于始終按照20 MW/min爬坡率調(diào)整時(shí)產(chǎn)生的不合格電量。

圖3 調(diào)頻令負(fù)荷曲線圖

4 結(jié) 語(yǔ)

當(dāng)機(jī)組負(fù)荷調(diào)整從固定負(fù)荷到固定負(fù)荷、固定負(fù)荷到曲線、曲線變化、曲線到固定負(fù)荷(日內(nèi)滾動(dòng)計(jì)劃可視作曲線調(diào)整)時(shí)，相比與到點(diǎn)調(diào)整出力，提前30 s進(jìn)行出力調(diào)整能有效降低不合格電量的產(chǎn)生。

調(diào)頻到固定、調(diào)頻到曲線優(yōu)先采用操作方法(1)提前調(diào)整到位，若調(diào)令下達(dá)時(shí)間接近執(zhí)行時(shí)間，則采用第1分鐘按爬坡率30 MW/min調(diào)整，剩下時(shí)間按20 MW/min調(diào)整。

通過(guò)上述方法，能夠使電廠實(shí)際產(chǎn)發(fā)電量與調(diào)度計(jì)劃電量的差值偏離盡量減少，提高電廠經(jīng)濟(jì)效益。