AGC机组性能指标及考核补偿计算方法

马 斌，李一鹏

(国网河北省电力公司，石家庄 050021)

1 概述

自动发电控制(automatic generation control，AGC)通过自动控制程序的运行自动实现对控制区发电机组功率的重新调节分配，来满足控制区内负荷的动态变化及交换功率的动态平衡，同时使发电机的调速器能响应大的频率偏差，保持互联电网的频率稳定［1-4］。河北省南部电网(简称“河北南网”)在AGC 应用方面保持较高水平，截止2014年10月，河北南网投入的AGC 机组已达61 台，可调容量达11 000 MW，占统调装机容量的42.4%。机组的调节性能对AGC 系统调节的品质起着重要作用。

为保证华北区域电网安全、优质、经济运行，华北电监局2009年初颁布了《华北区域发电厂并网运行管理实施细则》［1］和《华北区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》［2］(简称“两个细则”)，河北南网自2010年6月试运行。统计2013年10月至2014年4月7 个月“两个细则”数据，河北南网AGC月平均考核费用147 万元，约占总考核费用的25%，AGC月平均补偿费用1 654 万元，约占总补偿费用85%，AGC 考核补偿在“两个细则”中比例较大，准确计算AGC 机组性能指标及考核补偿量尤为重要。

2 AGC 机组调节过程

河北南网某额定容量为600 MW 机组典型AGC机组设点控制过程见图1。

图1 河北南网典型AGC 机组调节曲线

整个过程为:t0时刻前，该机组稳定运行在上次指令值Ps(412.95 MW)附近小幅波动;t0时刻，AGC对该机组下发功率为Pe(428.89 MW)的设点命令，机组开始增加出力，t1时刻机组跨出响应死区到达P1(418.95 MW);t2时刻，机组出力到达P2，第1 次进入调节死区，然后继续出力并在Pe附近小幅振荡，并稳定运行于Pe附近，直至t3时刻，AGC 控制程序对该机组发出新的设点命令，机组随后开始降出力的过程。

响应死区是用来判断机组按照指令方向调节是否动作的设定量，为机组额定容量的1%;调节死区是用来判断机组本次调节是否结束的设定量，为机组额定容量的0.5%，机组进入调节死区即认为本次调节完成。

3 AGC 机组性能指标计算方法

AGC 调节性能指标包括响应时间、调节速率、调节精度、调节深度［5-6］，计算方法如下。

3.1 响应时间

响应时间是指AGC 系统发出指令之后，机组出力在原出力的基础上，可靠地跨出与指令方向一致的响应死区所用的时间。以图1中的升出力为例，即为机组从P0升出力到P1所用的时间，计算公式为:

式中:tj为机组第j 次响应时间。

响应时间对应“两个细则”K3指标，K3衡量的是机组实际响应时间与标准响应时间相比达到的程度，公式为:

3.2 调节速率

调节速率是指机组在AGC 指令方向，出力越过响应死区到进入调节死区这段时间的速率。即图1中t1～t2或t3～t4两段时间内机组的调节速度。以升出力为例，计算公式为:

式中:vj为第j 次调节的机组调节速率。

调节速率对应“两个细则”K1指标，公式为:)

式中:Kj1衡量的是实际调节速率与其应该达到的标准速率相比达到的程度，如果Kj1的计算值小于0.1，则取为0.1;vN为机组的标准调节速率，MW/min，直吹式制粉系统汽包炉的火电机组一般为PN×1.5%(PN为机组额定容量)，带中间储仓式制粉系统的火电机组一般为PN×2%，循环流化床机组和燃用特殊煤种(如劣质煤，高水分低热值褐煤等)的火电机组为PN×1%，超临界定压运行直流炉机组为PN×1.0%，其他类型直流炉机组为PN×1.5%，燃气机组为PN×4%，水力发电机组为PN×10%。

3.3 调节精度

调节精度是指机组进入调节死区到下次指令开始这段时间内实际出力和设点出力之间的差值。如图1中t2～t3区间，机组出力围绕Pe轻微波动，在该时段内，对实际出力与设点指令之差的绝对值进行积分(结果如图1中阴影部分)，然后用积分值除以积分时间，即为该时段的调节精度，如下式:

式中:Δpj为机组在第j 次调节的精度，MW;Pj(t)为机组实际出力;Pe为AGC 指令值。

调节精度对应“两个细则”的K2指标，公式为:

式中:Kj2衡量的是机组第j 次实际调节偏差量与其允许达到的偏差量相比达到的程度，反映了机组跟踪指令的能力，如果Kj2 的计算值小于0.1，则取为0.1;ΔpN为机组调节允许的偏差量，规定为机组额定容量的1%;

3.4 调节深度

调节深度是指机组按照AGC 指令方向的出力调整量，反映机组为调节系统功率变化做出的贡献。计算公式为:

式中:Dj为第j 次机组的调节深度;Pe、P0分别为机组第j 次的指令值和初始出力;Pj，max为机组按照指令方向调整出力，但最终未达到指令值Pe的最大出力，当机组按照指令方向调节，但未达到指令值时按最接近指令值的实际做功计算。

4 AGC 考核补偿

4.1 AGC 考核月指标

按“两个细则”要求，AGC 考核按月统计，K1、K2、K3分别考核，K1、K2、K3月平均值计算公式表达式:

Kmon反映了AGC 机组一个月内N 次调节过程中的各个性能指标平均值(注意:实际的调节过程中不是每次都能全部统计出K1、K2、K3值，如:某机组不响应AGC 指令，出力长期不动，那么只能统计出其响应时间，调节速率及精度无法统计)。未被调用AGC 的机组是指装设AGC 但在考核月内一次都没有被调用的机组。

K1、K2、K3每月考核电量分别为:

式中:pk1、pk2、pk3分别为机组的K1、K2、K3月考核电量;PN为机组额定容量，分别为K1、K2、K3月平均值。

4.2 AGC 补偿计算公式

“两个细则”AGC 补偿按日统计，月补偿量为日补偿量之和。

K1、K2、K3日平均值计算公式都可以采用以下表达式:

日补偿计算公式为:

式中:Yday为机组日AGC 补偿总数，元;为机组N 次调节深度之和;分别为K1、K2、K3日平均值;αAGC为AGC 调节性能补偿标准，火电机组取5 元/MW。

5 实例分析

5.1 AGC 机组性能指标

以某额定容量为600 MW 的直吹式制粉系统汽包炉的火电机组出力曲线为例，本算例数据采样为每min 内间隔16 s 记录一次，实际系统统计以4 s为一个采样周期，机组标准速率9 MW/min，标准响应时间60 s，标准调节精度为6 MW，响应死区为6 MW，调节死区为3 MW，指令及出力数据见表1，出力曲线见图2。

表1 机组单次调节数据

图2 机组调节曲线

06:49:32 机组出力502.19 MW，接收到指令值520.19 MW，06:50:16 机组出力越过响应死区到达508.61 MW，机组响应时间为44 s。06:51:32 机组出力进入调节死区到达518.57 MW，出力越过响应死区到进入调节死区之间，时间为76 s，计算机组速率v=(518.57－508.61)/(76/60)=7.863 MW/min。进入调节死区到下次指令06:52:32 之间测试机组调节精度ΔPj=(|522.01－520.19|+|521.02－520.19|+|520.2－520.19|)/3=0.8867。调节深度D=520.19－502.19=18。

对应的K1= 2－9/7.863 = 0.8554，K2= 2－0.8867/6=1.852，K3=2－44/60=1.267。该计算方法能准确反映机组实际运行指标，为准确计算两个细则AGC 考核补偿提供了基础。

5.2 AGC 考核补偿计算

以机组某段时间16 次调节为例，表2为该段时间机组执行指令情况(取部分数据)。

日平均K1、K2、K3取当天有效的K1、K2、K3做平均值，月平均K1、K2、K3取当月有效的K1K2K3做平均值。

表2 机组执行指令情况

AGC 考核按月计算，如表2为机组全月数据，则本月AGC 考核电量分别为:

AGC 补偿按日计算，如表2为机组全天数据，则当天补偿为: Yday= ·· αAGC= 191.69 ··5 = 1 489.721 元

6 结束语

自动发电控制用于自动调整电网频率及网间联络线潮流，是智能电网调度控制系统中重要的控制功能，是联络线调整及维持频率稳定的重要手段，可有效降低运行人员的劳动强度，提高对电网的驾驭能力，确保电网的安全稳定运行。AGC 考核补偿在“两个细则”中比例较大，准确计算AGC 机组性能指标及考核补偿量尤为重要。结合河北南网调度控制系统介绍了AGC 调节性能指标－响应时间、调节速率、调节精度、调节深度的计算方法。并根据某段时间的机组性能，介绍河北南网“两个细则”机组补偿考核计算方法，对发电厂了解AGC 主站系统运行及“两个细则”计算方法有较强的指导意义。

［1］华北电监局.华北区域并网发电厂辅助服务管理实施细则(试行)［R］.2008.

［2］王 焰.电网自动发电控制(AGC)技术应用探讨［J］.工业计量，2010，20(3):17-20.

［3］李 丹，梁 吉，孙荣富，等.并网电厂管理考核系统中AGC 调节性能补偿措施［J］.电力系统自动化，2010，34(4):107-111.

［4］张 弛，庞晓艳，李 挺，等.四川并网发电厂辅助服务及运行管理考核系统AGC 定量评估［J］.电气应用，2011，30(24):48-51.

［5］蔡秋娜，文福拴，陈新凌，等.发电厂并网考核与辅助服务补偿细则评价指标体系［J］.电力系统自动化，2012，36(9):47-53.

［6］钱梦迪.京津唐地区AGC 辅助服务补偿及市场化研究［D］.北京:华北电力大学(北京).2011.