美姑河集控出力调整方式分析

陈 沛 秋

(美姑河水电开发有限公司,四川 美姑 616400)

1 概 述

美姑河集控严格按照省调下发《省调直调并网发电厂上网出力调度指令执行规则》执行负荷变更，每月却依然存在大量超欠电量。不合格电量考核规则：四川电网所有统调电站均在调度机构备案负荷升降速率，调度按照各电厂备案的升降速率计算电厂在升降负荷时的电量，并与电厂发电机组实际上网电量进行比较，若发电机组实际上网电量与调度计划电量偏差超过2%，则超出部分即为不合格电量。

这种情况在每个电站都基本存在，针对这种情况，四川水电开发公司组织了“两个细则考核交流会”，各电厂针对两个细则都分享了自身的理解以及具体的实施方法，对美姑河出力方式提出了几点调整，在此对其进行简要分析。

为了保证电能质量，电力系统安全、优质、经济运行，提高经济效益，减少不合格电量的产生是每个发电企业应尽的责任。

2 不合格电量产生原因分析

2.1 不合格电量产生原因

不合格电量[1]：发电机组未按照调度计划和调度指令发电而增加或减发的上网电量称为不合格电量。不合格电量产生原因[2]可分为两个部分。

(1)人为原因。如没有按时调整负荷，没有按照爬坡率调整负荷，负荷调整错误等人为性失误。

(2)设备原因。如电能量采集终端与监控时间不一致产生不合格电量，设备故障等导致的不合格电量。

现只讨论负荷调整方法对不合格电量产生的影响以及如何对其进行优化，减少不合格电量的产生。

2.2 不合格电量计算

不合格电量考核数据来源于电厂的电能量采集装置，数据采样频率为1 min，每5 min为一个结算点，即5 min内的实发电量不得偏离计划电量的2%[3]。

则此时不合格电量计算公式：

Q不合格=|Q实际-Q计划|-2%×Q计划

(1)

式中Q不合格为不合格电量；Q实际为发电机组实际上网电量；Q计划为计划上网电量或实时调整电量。

若Q不合格<0，则无不合格电量产生。

此处以柳洪水电站为例：柳洪电站爬坡率20 MW/min，电站8:15前执行曲线100 MW，调令8:15设置上网出力300 MW。每分钟内发电机组实际上网电量、调度计划电量与差值电量计算表见表1。

表1 电量计算表 /MWh

按照省调《四川电力系统省调直调并网发电厂上网出力调度指令执行规则》[4]进行到点调整时，Q计划-Q实际=0.167 MWh，且(Q计划-Q实际)/Q计划始终大于2%，说明一直存在不合格电量。

将表1一部分数据绘制成坐标图则可得图1(无量计算图)。在图1中，粗实线折线a与横坐标轴围成的图形面积为Q计划，斜率线b与横坐标轴围成的图形面积为Q实际，Q计划-Q实际即为阴影部分面积总和，现设三角形阴影部分A区面积所代表的电量为Q阴影。

在8:15到8:25这段时间内经过计算可得，Q实际=33.33 MWh、Q计划=35 MWh，省调允许电量波动范围为：

(1±2%)Q计划=34.3～35.7 MWh

则此段时间内累积欠发不合格电量：

Q不合格=34.3-Q实际=0.97 MWh

3 优化负荷调整方式

3.1 固定负荷调整优化

按照“两个细则考核交流会”中对美姑河集控提出的建议，若提前半分钟调整出力[5]，从8：14：30开始按照20 MW/min爬坡率增加出力，直至8：24：30出力达到300 MW。每分钟内发电机组实际上网电量、调度计划电量与两者差值的优化电量计算表见表2。

图1 电量计算图

表2 优化电量计算表 /MWh

此时每分钟内Q计划-Q实际=0 MWh，说明在8:14:30～8:24:30每分钟内累积不合格电量均为0 MWh，则在每五分钟结算时，均无不合格电量产生。将表2中部分数据绘制成坐标图得到图2(优化电量计算图)。

如图2所示，每分钟内超欠发电量相互抵消，累积不合格电量虽然为0 MWh，但是图中所示三角形阴影部分A区仍然存在不合格电量，对三角形阴影部分A区电量Q阴影，进行计算可得阴影部分区域A区为Q阴影′=0.041 7 MWh。

图2 优化电量计算图

此时Q阴影′即为8:10～8:15时间段产生的超发电量，此处的不合格电量由公式(1)带入数据可得：

Q不合格=-0.125 MWh<0

由Q不合格<0可得：提前30 s调整出力后产生的不合格电量在每五分钟结算点时不存在。

在通用情况下，调整负荷过程中实发电量公式为：

(2)

式中t为调整负荷时间，单位：分钟;P为调整负荷时的初始负荷，单位：MW;k为爬坡率，单位：MW/分钟。

调整负荷过程中调度计划电量即为每分钟固定出力的积分总和，每分钟固定出力积分电量在调整负荷过程中为等差数列，所以可得公式为：

(3)

由式(3)-式(2)可得：

(4)

由式(4)可得：在爬坡率不变，省调电量结算时间不变的情况下，在调整负荷过程中图1和图2的图形不会发生改变。

则在额定容量内提前30 s进行任意负荷调整产生的不合格电量无论在1 min内还是5 min内，皆小于未优化时。

因此，当机组负荷调整从固定负荷到固定负荷、固定负荷到曲线、曲线变化、曲线到固定负荷(日内滚动计划可视作曲线调整)时，进行提前30 s进行出力调整能有效降低不合格电量的产生。

3.2 调频令的负荷调整优化

调频到固定、调频到曲线不采用提前30 s调整原因：调频期间实际发电量就是调度计划发电量，调频的最后一分钟电量是进入下一条调令的基础值。

提前在调频令中将负荷调整至计划负荷，便不会有不合格电量产生，以柳洪电站为例，8:15前执行调频100 MW，调令8:15设置上网出力200 MW。有以下两种操作方法[5]：

(1)在8:14前将负荷出力调整至200 MW，此时无不合格电量产生。

(2)若省调下令接近8:15时，无时间提前调整，则从8:15:00开始按照30 MW/min爬坡率增加出力，直至8:16:00出力达到130 MW，之后按照20 MW/min爬坡率增加出力，直至8:19:30出力达到200 MW。

方法(2)中，每分钟内发电机组实际上网电量、调度计划电量与两者差值的调频令负荷曲线表见表3。

表3 调频令负荷曲线表 /MWh

由式(1)代入数据可得：

Q不合格=-0.103 6 MWh<0

由上式可知：在8:15～8:20时间段内，不存在不合格电量产生。将表3中数据绘制成坐标图得到图3(调频令负荷曲线图)。由图可看出，8:15开始按照20 MW/min爬坡率增加出力时，即细实线a产生的不合格电量与表1中8:15～8:20时间段中相同。而在8:15开始按照30 MW/min爬坡率,即粗实线b增加出力时，8:15～8:20时间段内不合格电量为0 MWh。

由此可得，按照方法(2)进行调整时，在省调结算时间不变的情况下，调整负荷产生的不合格电量远小于始终按照20 MW/min爬坡率调整时产生的不合格电量。

图3 调频令负荷曲线图

4 结 语

当机组负荷调整从固定负荷到固定负荷、固定负荷到曲线、曲线变化、曲线到固定负荷(日内滚动计划可视作曲线调整)时，相比与到点调整出力，提前30 s进行出力调整能有效降低不合格电量的产生。

调频到固定、调频到曲线优先采用操作方法(1)提前调整到位，若调令下达时间接近执行时间，则采用第1分钟按爬坡率30 MW/min调整，剩下时间按20 MW/min调整。

通过上述方法，能够使电厂实际产发电量与调度计划电量的差值偏离尽量减少，提高电厂经济效益。