AGC技术在恰甫其海水电厂的应用分析

摘要：介绍了AGC技术在恰甫其海电厂的投入情况，分析了水电厂AGC的目标、实现方式、以及实际运用中存在的问题，对AGC技术进行了分析说明。

关键词：水电厂；自动发电控制

前言

恰甫其海水电厂位于新疆伊犁地区特克斯河上，装有4台80MW的立式混流式水轮发电机组，总装机容量320MW，是新疆地区大型水力发电厂之一。该电厂2006年8月正式并网发电，自动发电控制（AGC）于2007年10月正式投运，电厂具有良好的可調节性能，在新疆电网中承担着调频、调峰以及事故备用等重要任务，是新疆电网的重要直调水电厂之一。

自动发电控制（AGC）是现代电网控制中一项重要功能，水电厂自动发电控制的具体内容是：根据水库上游来水量或电力系统的要求，考虑电厂及机组的运行限制条件，在保证电厂安全运行的前提下，以经济运行为原则，确定电厂机组运行台数，运行机组的组合和机组的负荷分配。在完成这些功能时，要同时避免由于电力系统符合短时波动而导致机组的频繁启、停，电厂主设备运行稳定、自动控制装置动作可靠是自动发电控制正常投入运行的前提条件。不同的水电厂考虑各自的特点和要求，实现的自动发电控制功能不尽相同，其核心内容是电厂内机组的经济运行。

电厂生产过程是以机组运行人员维持机组的物质（燃料、空气、水）与能量（化学能、热能 、机械能、电能）的平衡和转化的复杂系统。该系统运行的目标是在满足一定的约束条件下（ 如社会需求、主辅机设备状况等），争取最大经济效益。这个目标不能仅由系统自身给出， 而应该来源于系统外部，即发电厂的上一级部门，如AGC信号。电厂在随时跟踪AGC信号，检测偏差并进行调整控制的基础上消除偏差，实现系统的优化运行。若考核目标仅由本厂给出，则系统只有在出现偏差即发生事故后，才能检测到并采取消缺措施纠正偏差，这往往带来严重损失。建议在电厂达标创一流等活动中将AGC列为电厂的考核目标之一，以促进电厂整体生产的安全经济连续稳定运行。

中小型水电厂不具有大的调节水库，这就使得中小水电厂在不同季节，其运行控制方式存在较大差异。由于中小型水电厂的这一特性，AGC的目标仅在贫水期和枯水期有实际的意义。

1. AGC控制方式

自动发电控制（AGC）就是在电力系统用户负荷发生变化的情况下，及时地调整系统的发电出力，保证供电的连续性，并使频率偏移指标符合规定要求，实现负荷频率控制。电力系统AGC系统由主站控制系统、信息传输系统、和电厂控制系统等组成。整个AGC系统可以简单地分为两大部分，即电网的AGC（决策控制层）及发电机的AGC（指令执行层）。恰甫其海水电厂AGC控制方式采用网调直接控制机组的方式，省调下达的电网内运行机组出力的调节指令，通过设置在电厂的RTU装置，直接作用于各台发电机组的调速器，最终实现网调AGC控制。省调AGC负荷指令主要有以下几种情况：

（1）调度员手动设置；

（2）接电网负荷变化规律预测进行自动调度；

（3）按电网周波的变化让部分机组参与调频、自动分配负荷。

对于调度端AGC来说，通常只关心控制器所控制的机组表现出的总的外特性，而不是单台机组的特性。即省调的AGC程序不能充分考虑水轮发电机组的运行工况，在一定程度上影响了电厂安全经济运行的积极性。

2.AGC运行中存在的问题

（1）由于省调对电厂实时工况信息采集量有限，且对机组的实际运行工况及设备运行状态了解不足，这种方式下运行对电厂机组的安全带来许多隐患。电网负荷变化非常频繁，电网为及时平衡用电负荷，使投入AGC的机组始终处于相应的变负荷状态，对机组的寿命有较大负面影响，负荷调节频繁带来的问题主要是电气设备和机械设备磨损明显加快。因此单机AGC方式对机组的寿命、运行的经济型和稳定性都有很大的影响。

（2）无法实现负荷经济分配。虽然AGC系统本身具有负荷优化分配的功能，但由于调度端得到机组信息比较少，实际很难实现机组的优化调度，而且随着厂网分开，电网对于机组运行职责更少，更不可能实现机组的优化调度。

（3）多台机组长时间带负荷运行，机组大多数时间在调节区中间位置，其一般负载都在60～80%，这种运行区域的变化，使得机组的运行特性变差。同时由于机组负荷在不停的变化，机组穿越或停留在振动区得机率大大增加，水轮机叶片的疲劳破坏带来的一系列不利影响。

3.对策分析

通过对AGC普遍存在的问题和水电厂的特点分析，提出了以下几方面的对策：

（1）结合机组工况，对AGC控制程序进行了重新设计修改。程序修改后，AGC系统既能对单台机组负荷设值，也能对全厂机组总负荷设值，每台机组带多少负荷也由程序根据机组水头—负荷协联曲线、躲过振动区等条件进行计算后自动分配。这种控制方式的修改，消除了原程序中存在的弊病。省调可以直接设定一个总有功值分配给该厂，减少了单台机组设定有功的重复操作，使操作效率提高了一倍；各机组所带负荷依照躲过振动区就近原则进行分配，避免机组在振动区内运行，使得机组因振动引起的元器件松动损坏现象大大减少。

（2）省调追求的目标过于严格，从某种意义上看，即是赋予系统连接的一种“刚性”。现代工程系统和自然界中的许多例子表明，具有一定“柔性”才是系统长期有效运行的基础。这种“柔性”主要体现在功率给定指令上，即下达总有功指令时，给出一定的有功误差范围，允许电厂根据具体情况进行优化设定。表面看来，允许有功误差是一种不确定性。实际上，在大电网多电源点的情况下，有功误差的概率均值是趋于零的。AGC的长期控制性能，着重于电网频率调整，减少AGC机组频率调整造成的设备磨损，降低发电成本等。

（3）根据省调给定总有功，在厂内AGC算法中，设置一定的优化功率缓冲区，以机组数最少优先原则选择参与AGC机组，在优化功率缓冲区内，参与AGC的机组不进行调节，避免机组的频繁调节。

4.结束语

在电力市场化的背景下，AGC的应用涉及多个方面，以及经济效益和社会效益等多种问题。文中针对水电厂AGC运行中出现的问题，从机组运行安全的角度进行了一些分析和探讨，对于改善电网调度和管理有积极的意义。

作者简介：邢战利，男，（1979-），工程师职称，研究方向：水电站动力设备。