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第五章：电力系统调频与自动发电控制 5.1 调频与自动发电控制基本原理 5.2 调频与自动发电控制系统结构 5.1调频与自动发电控制基本原理 5.1.1 频率的一次、二次调节 有功负荷的频率静态特性 1、负荷的频率调节效应系数: 反映一次调整过程结束后发电机输出功率和频率关系的曲线称为发电机组的功率-频率静态特性。 KG的数值表示频率发生单位变化时，发电机组输出功率的变化量。 机组的单位调节功率(或称发电机组功频静特性系数) 2、发电机组的有功功率-频率静态特性 发电机组功率输出的增量 负荷的频率调节效应所产生的负荷功率变化 系统的负荷增加量 ΔPDO 3、电力系统的有功功率-频率静态特性 负荷功率的实际增量： 与发电机组的功率增量相平衡 系统负荷增加时，在发电机组功率特性和负荷本身的调节效应共同作用下达到了新的功率平衡。即：一方面，负荷增加，频率下降，发电机按有差调节特性增加输出；另一方面负荷实际取用的功率也因频率的下降而有所减小 。 当系统频率发生变化时，发电机调速机动作，改变原动机阀门位置，调整原动机功率。 汽轮机：进气阀门； 水轮机：进水阀门； 有差调节，适合快速的幅度变化小的随机负荷波动。 响应时间为0.5-2min。 4、频率的一次调节 调速系统不灵敏区 定义：在速度持续变化的总范围内，由调速系统控制的阀门位置没有可测量的变化。 固有不灵敏区：机械式调速系统:0.02Hz; 电液式调速系统：0.005Hz; 整定不灵敏区:人工设定，以躲开较小的负荷随机波动，避免频繁动作。 5、频率的二次调节 互联系统控制区和区域控制偏差 1）电力系统系统控制区 控制区内可以通过控制区内发电机组的有功和无功功率来维持与其它控制区联络线的交换计划，并且维持系统的频率和电压在给定的范围之内，维持系统一定的安全裕度。 2）区域控制偏差（Area Control Error) 当某一控制区内的发电与负荷发生变换时，其它控制区通过联络线上功率的变化对其进行支援，从而使系统频率维持稳定。 联络线交换功率一般由控制区之间根据相互签订的电力电量合同或由互联系统调度机构确定。控制区内计划外的负荷变化原则上由本控制区自己解决。 区域控制偏差（ＡＣＥ）反应了区域内发电与负荷的平衡情况，由联络线交换功率与计划功率的偏差和频率与额定频率偏差两部分组成。 在稳态情况下，对各控制区而言，应确保联络线交换功率与计划值一致。 二次调节响应时间为1-2min，比一次调节速度慢，因而不能调整变化速度快而小的负荷波动，但能有效地调整分钟级和更长周期的负荷波动。 无差调节。 负荷如何分配经济上最优？ 负荷最优分配。 频率三次调节 6、频率的三次调节 频率的三次调节也称有功功率经济分配。 以最低的开停机成本安排机组组合，以适应日负荷的大幅度变化； 在发电机组之间经济分配有功功率，同时也使网损最小； 互联电网中，调整交换功率，在区域间经济分配负荷； 5.1.2 发电机组类型及其在频率调节中的作用 1、各类发电机组响应特性 蒸汽发电机组：一般能在30%额定出力的变化范围内，以每分钟3%额定出力的速率响应AGC指令； 燃气轮机最大瞬间响应平均为额定容量的52%,后续响应速率为每秒0.8%额定出力，但其发电成本较高，一般用来带尖峰负荷或做事故备用，较少参AGC运行； 核电机组：能以每分钟3%额定出力的速率响应AGC指令；不论发电功率如何变化，核燃料的使用期限是不变的，因此从经济的角度出发，核电机组应保持满功率发电； 水电机组：发电功率变化范围大响应速率高,绝大部分机组的响应速率在每秒1%-2%额定出力之间。 水轮机组和燃气轮机的发电功率变化范围大，响应速率高，且易于调节，宜参与变化周期在10s到数分钟之间的负荷调节； 蒸汽发电机组和核电机组的响应速率低，宜参与跟踪变化缓慢的持续变化负荷； 2、各类发电机组在频率调节中的作用 根据预先收集的机组、电网参数，负荷预测等，计算未来几天的开停机计划，以及规定时间间隔（如15min）各电机组的发电计划和联络线功率交换计划。目标是在满足系统安全和电能质量条件下，每个时间间隔电力系统的总运行成本最低。 5.1.3 自动发电控制与电力系统经济运行 1、离线的经济调度 2、在线的经济调度 离线经济调度的不足： 依据较长时的负荷预测数据进行计算，预测结果不可能完全准确； 电力系统的运行工况瞬息万变，发电机组的有功出力会因种种原因偏离所安排的发电计划。 故需要不断地根据当前电力系统的实际运行工况，以及对下一个时间间隔（5-15min）负荷的预测，对发电机组的有功功率进行重新分配。 在线经济调度