五一桥水电站“两个细则”下的一次调频优化措施

五一桥水电站“两个细则”下的一次调频优化措施

摘要：五一桥水电站需要按照国家电网的频率要求，维持电网频率在合理范围内，水电站应设定合适的频率上下限，并通过自动调节装置和自动控制系统实时监测电网频率，并根据频率变化调整发电出力，控制发电机组的启停时间和顺序。在负荷增加时，应优先启动输出能力较高的发电机组，并根据负荷变化及时启停相应的发电机组，通过优化调节装置和自动控制系统，减少调整延迟，提高调控的精度和响应速度，以应对电网频率的变化和负荷需求。本文主要阐述水电站根据电力调度中心的指令和调度计划执行发电任务，确保发电机组按时启动、停机和调整出力，并及时上报运行状态和出力变化信息，与电力调度中心、其他发电企业和电网公司保持密切的协调配合，建立良好的通信机制，及时分享负荷和频率信息，灵活调整发电出力，以实现电力系统的平衡和稳定。

关键词：五一桥水电站；“两个细则”；协调配合；调频优化；对策

前言

五一桥水电站在“两个细则”下的一次调频优化细则，旨在保障电网频率的稳定，提高调频控制的精度和速度。水电站需要进行数据收集和分析，监测和评估调频控制效果。通过对历史数据和实时监测数据的统计分析，评估调频控制的准确性和效率，与电力调度中心和其他发电企业协调配合，实现电力系统的平衡和稳定运行，这些细则需要根据具体情况和实际需求进行制定和落实，确保水电站的调频优化工作能够得到有效实施。

    一、五一桥水电站调频优化现状

1.水轮机调速器在并网模式下采用开度调节模式,经检查试验，五一桥水电站机组测频装置数据和一次调频动作信号均正常，调速器静特性数据（即转速死区ix＝（f2-f1）/fr＜0.04%）也符合规范要求[1]。主要问题在于调速器一次调频响应行为（主要是电网最大频率偏差<0.1Hz下的小扰动响应性能、贡献率），即：电网频率小扰动变化后，调速器没有在规定时间内调节机组有功功率，频率低时没有按规定幅值加负荷，频率高时没有按规定幅值减负荷。

2.机组A修后，随着运行时间增长，接力器、控制环、连板、拐臂、导叶等部件间隙增大，导致调节死区增大，如下图1示意，调节死区△L＝转速死区（ix）＋机械死区（X＋Y＋Z＋W＋F＋G）。

图1 机组A修后调节死区

3.在调节死区内机组动能（主要是过机流量）的变化量不足，有功功率调节变化量不足。如五一桥电站1号机实测开度反馈从63.52%～64.51%之间，有功功率基本未发生变化，调节死区约有1.0%开度；导叶在转角过程中（模拟机频从49.92HZ降至49.91HZ，再升至49.94HZ），开度反馈从24.15%～22.61%之间，有功功率基本未发生变化，调节死区约有1.5%开度，如下表所示：

试验数据1：

试验数据2：

4.2020年11月起新版《华中区域发电厂并网运行管理实施细则》《华中区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》正式施行，对一次调频考核规则更加严格，指标更加细化[2]。如小扰动考核电量F=C考核×δ死区系数×(A×PN×N1)；Q合格率=N小扰动一次调频当月合格次数/N一次调频当月总调频次数；C考核系数与Q合格率挂钩，N合格次数与He贡献电量挂钩；He贡献电量通过频率变化量、有功功率变化量、永态转差系数等微积分计算。

2021年，一次调频考核占公司全年两个细则考核电量的89.33%，解决一次调频考核势在必行。

二、五一桥水电站“两个细则”下的一次调频优化措施

水电站在“两个细则”下的一次调频优化措施，旨在提高发电效率、减少不合格电量，有效保障电网的稳定供电，需要综合考虑水电站设备特性、电力市场需求和电网稳定等因素，通过合理的调度和协调来，实现优化发电调频优化措施

[3]，如图2所示。

图2 五一桥水电站一次调频优化措施

为满足四川电网对水电站一次调频的考核要求，对于五一桥水电站而言，经过多方论证考量，拟采用增加电气量补偿的方法来提高调频贡献量。针对导叶机械死区增大问题，可以通过增加电气量的补偿来直接补偿导叶死区，使得调速器对导叶的调节更加精确，通过对伺服电机或比例阀的补偿控制，来实现对导叶死区补偿调节，从而提高一次调频动作下功率补偿的补偿量[4]。在一次调频动作后，通过可调的人工补偿开度或频差，叠加现有开度或频差后再进行输出，设定合适的补偿开度或频差，来提高调频后的功率贡献量。通过对电气量进行微调，来减小频差或开度误差，从而使得功率贡献更精确，需要对调速器PLC程序进行相应优化，以适应电气量补偿的需求。此外，还应加强对调频过程的监测和数据分析，根据实际运行情况进行调整和改进，以不断提升一次调频的精确性和效果。

三、五一桥水电站机调频控制的建议

（一）创新经验简述

为保障一次调频动作后有功功率贡献量更精准，虽然可考虑功率调节模式的改造，但是，电网调度要求在并网模式下，调速器需在开度模式下运行，同时为节约成本和应对当前机组A修后的后期运行中机械死区增大问题，2022年五一桥自主创新了增加电气量补偿的方法，来提高一次调频贡献量。一是直接补偿导叶死区，二是补偿频差（一次调频动作后，通过可调的人工补偿开度或频差，叠加现有开度或频差后再进行输出）。

（二）实践运用中采用的方法

在实践运用中采用第一种方法，效果良好。

一是对机组调速器PLC程序进行优化，增加电气量开度补偿值修正一次调频动作后的有功功率贡献量He；

二是根据现场实际情况按照0.5个开度设置一个数据输入点，设置三个补偿挡位，一挡补偿为0、二挡补偿为0.5、三挡补偿为1；

三是将补偿开度值设置为无级状态，即可以设定任意开度补偿值，以便定期根据机组调节死区的变化，调整各档位的补偿开度值[5]。

（三）取得的主要成效

通过采取创新措施以后，五一桥电站三台机组一次调频贡献量均有了大幅改善，提高了一次调频动作合格率，1号机组再未出现一次调频考核，2号、3号机组一次调频考核电量减少了50%以上，在中小型机组的实际运用中得到了良好的实践效果。

四、结语

    综上所述，五一桥水电站的机组可以优化调速器的PLC程序，增加电气量开度补偿值修正一次调频动作后的功率贡献量，可以提高调频的精确性。根据机组调节死区的变化，定期调整各档位的补偿开度值，保持补偿的准确性和有效性，通过以上优化措施，能够更加精确地补偿导叶死区和频差，提高一次调频后的功率贡献量。在实践中，需要进行相应的改造和调试，并结合实际运行情况进行监测和调整，以不断优化和改进调速器的开度调节。

参考文献

[1]金懂性.五一桥水电站机组水轮机技术改造探析[J].黑龙江水利科技,2022(02)121-123.

[2]陈天啸.风力发电机组一次调频控制策略对比研究[J].电气技术与经济.2022(06)37-40.

[3]宋连会,章泽生,舒晓勇,陈庆松.大型水电机组一次调频限幅对频率稳定的影响分析[J].云南水力发电.2022,38(02)191-194.

[4]刘成荣.五一桥水电站机组进水蝶阀金属密封技改[J].水电站机电技术.2023,46(04)59-60.

[5]刘建.水电机组一次调频贡献量不足浅析及处理[J].水电站机电技术.2023,46(04)150-151.

公司名称：四川中铁能源五一桥水电有限公司；公司地址：四川省甘孜藏族自治州九龙县乃渠镇五一桥水电站，作者：钟宁，邮编：626204