南方区域统一调频市场下广东中调自动发电控制网省协调控制方法研究

文/周巍

0 前言

随着广东省电网的调频辅助服务市场逐步扩充至南方电网市场区域后，全网的频率由原来的“分区平衡，独立控制”转变为“全网统一调频”，频率实时控制涉及到所有参与调频市场的控制区和机组，因此需要所有控制区的自动发电控制（AGC）进行实时协调控制，以保证电网频率安全稳定及调频辅助服务市场的正常运行。本文将对南方电网区域统一调频市场及广东中调AGC网省协调控制方法进行解析。

1 南方电网统一调频控制区及调频市场

当前，南方电网调频控制范围分为统一调频控制区以及贵州、海南、云南等非统一调频控制区，如图1所示。其中，南方电网统一调频控制区由广东省内总调调管电厂（桥口电厂、鲤鱼江电厂、阳西电厂、调顺电厂、乌石湾电厂、博贺电厂），广东、广西、深圳中调调管电厂，以及南网总调调管“点对网”向广东送电的电厂（天一电厂、天二电厂、龙滩电厂）共同组成，采用基于网省协调交互的 AGC 控制策略，统一响应同一个控制偏差。各频率控制区相关调度机构按如下原则设置 AGC 控制模式：

（1）统一调频控制区采用基于网省协调交互的定系统频率控制模式（CFFC），由广东中调承担南方电网中东部主网的主调频任务；

（2）位于南方电网中东部主网的非统一调频控制区采用联络线和频率偏差控制（TBC）模式；

（3）云南频率控制区采用恒定频率控制（FFC）模式。

图1 南方电网调频控制区

2020年目标将广西接入统一调频控制区，后续根据南方区域调频辅助服务市场建设情况，择机将广西区域电厂纳入南方区域统一调频辅助服务市场。共分两个阶段：

（1）广西接入统一调频控制区。本阶段的系统结构如图2所示，总调广东区AGC、广东中调AGC、广州中调AGC和深圳中调AGC组成协调广东区，此区域各AGC接入统一调频控制区，按照调频市场的出清结果确定其分摊系数；总调广西区AGC和广西中调AGC组成协调广西区，接入统一调频控制区，其分摊系数由调度机构设定。统一调频控制区中协调广东和协调广西控制区的调频备用容量出清限值要求如表1所示。

图2 广西加入调频市场前的统一调频系统结构

表1 统一调频控制区中协调广东和广西控制区分的摊系数

（2）广西加入南方区域调频辅助服务市场。本阶段的系统结构如图3所示，各级AGC收到的出清结果由部署在南方电网总调的南方区域调频市场技术支持系统形成，分摊系数由调频市场系统根据出清结果自动生成，各级调度按照出清结果自动切换对应调管电厂的调频控制模式。

从以上两阶段可看出广西加入南方区域统一市场前后的主要变化：

（1）调频市场系统在加入广西后的规模扩大并更名为南方区域调频市场系统；

（2）协调广东区和协调广西区统一融合为广东AGC、广西AGC、广州AGC及深圳AGC。

图3 广西加入调频市场后的统一调频系统结构

而总调统一调频控制（UFC）在响应区域控制误差（ACE）及执行调频市场出清结果并下发给各中调AGC的策略与以前并无变化。

2 AGC网省协调控制系统

南方区域全网统一调频需要网省之间的AGC实时协调控制，涉及到所有参与调频市场的控制区和机组，以保证电网频率安全稳定及调频辅助服务市场的正常运行。适用南方区域统一调频市场下的自动发电控制系统，主要包括AGC机组控制性能指标和调频贡献统一计算功能、调频市场与AGC闭环控制功能，以及总调-中调两级调度间AGC协同控制功能。其整体架构如图4所示。

图4 南方区域电网网省协调AGC整体架构

在广东运行控制系统（OCS）<—AGC<—网省协调FFC监视，该模块主要包括网省协调控制参数表（以下简称“表”）及网省协调控制监视流程图。在网省协调控制FFC阶段，广东中调、南网总调、广州调度与深圳中调控制模式都切换为FFC，广东AGC目前生效的调控参数即表中FFC参数；若网省协调控制模式出现异常，广东中调可切换回原有TBC控制模式的控制逻辑，即表中非FFC参数。

网省协调控制监视流程图（见图5）参数释义：

（1）计划频率：指广东OCS中设置的目标频率。

（2）电网滤波频率：指从电力系统中采集到经过滤波处理后的频率值。

（3）频偏系数B（MW/0.1Hz）：与系统内的负荷特性、机组调速器的性能等因素有关，在目前的控制系统中均以常数出现，FFC控制模式下取650MW/0.1Hz。

图5 电网省协调控制监视流程

（4）计划交换：指联络线即西电功率的计划值，量侧交换指实采得到的西电功率值。若广东AGC处于TBC模式时，此处开关是在打开状态，即广东计算本地ACE时不考虑此参数。

（5）遥测ACE：即总调测量得到的ACE。在运行区域判断时采用的是本地控制ACE，所以此处开关是打开状态，即不采取该参数。

（6）本地控制ACE：各中调计算出的ACE，用以判断机组所属控制区。

（7）最终控制ACE：在网省协调FFC模式下，最终控制ACE取经滤波后的网调控制ACE。在网省协调TBC模式下，最终控制ACE取本地控制ACE与中标占比之积。

（8）未调节量：参与调频机组正在执行的、还未完成的调节量加总。各中调AGC根据调频电厂实时执行情况，实时上送未调节量。

（9）比例增益：不同运行区域下对应的比例增益系数不同。

（10）积分增益：不同运行区域下对应的积分增益系数不同。

（11）ARR：各中调需要执行的调频需求量。

3 网省协调控制模式下的ACE分配方式及ARR计算

网省协调控制FFC模式下，各中调利用各自系统的计算ACE进行控制区域判断，使用网调下发的网调控制ACE进行比例及积分计算得到区域调节需求（ARR），最后将调节量按比例发送给调频中标的机组。

首先，各中调根据采集到的频率偏差计算出本地ACE，用以判断AGC所处调节区，在正常区区域调节需求按照调节容量分配到机组，在次紧急区、紧急区区域调节需求按照调节速率分配到机组。区域划分如图6所示。

图6 网省协调AGC控制区域划分

其次，在网省协调控制FFC模式下，用总调下发的网调控制ACE进行滤波得到最终控制ACE。在网省协调控制TBC模式下，根据各中调调管调频机组中标容量占比βi，计算得出某个调度的最终控制ACE为

第三，根据最终控制ACE，考虑受控电厂正在调节的部分，采用PI调节，各自计算区域总调节量：

其中： 为不同运行区域下对应的比例增益系数； 为协调控制下积分增益系数。ACE最终控制为经滤波后的网调下发ACE，简而言之即ARR=比例分量+积分分量-未调节量。如图7所示。

第四，根据当前基点功率，AGC应按照每台中标机组可调容量大小比例将ARR分配给中标发电单元，中标发电单元切换为带宽AUTOR模式，其中带宽为中标容量。未中标发电单元切换为SCHEO模式，并逐步返回计划值，避免因发电单元控制模式整体切换产生频率波动。

图7 电网ACE分配及ARR计算流程

第五，在网省协调控制FFC模式下，当控制区处于次紧急或者紧急控制区时，如果网调下发控制ACE与频率反向，则抑制调节，不下发新的控制指令。

4 结语

通过合并广东、广西调频控制区，开展区域调频市场运行，可以有效提升南方电网区域调频性能，AGC网省协调控制系统通过采集频率变化自动分配ACE至控制区里面的机组，进而实现找到市场运作和调频安全控制的最优解，为下一步南方区域现货电能量市场运行打下基础。