基于光伏电站的一次调频控制系统设计

光伏电站大规模接入电网系统,其容量占比越来越高,对电网运行带了极大挑战,迫切需要光伏电站呈现一种可调度性.同时,光伏逆变器的快速响应特性为光伏电站具备快速功率调控,支持系统一次调频功能提供了条件.在此提出场站级自动发电控制(AGC)系统与带死区延时的有功-频率下垂控制组成的协调控制技术,实现光伏电站参与电网的一次调频.最后,在陕西某光伏电站进行试验,通过频率扰动、AGC协调试验两种情况验证了一次调频技术的可行性与有效性.     

基于多主站协调控制的光伏电站一次调频应用研究

针对光伏电站一次调频与自动发电控制（AGC）存在不协调、相互干扰的问题,提出了一种能够在光伏电站应用的多主站协调控制方法,通过一次调频测控系统与AGC系统协调实现2个控制主站对光伏电站逆变器的功率控制。通过在光伏电站改造应用,完成了改造后的各项频率扰动试验和协调性试验。试验研究表明改造后光伏电站能够参与系统一次调频,并且多项指标能够超过常规的火电和水电的调节性能。     

光伏电站一次调频控制策略研究

大规模光伏电站接入电力系统,降低了系统惯性和一次调频能力,导致电网频率波动增大,安全稳定性变差,令其参与电网调频是解决该问题的重要途径。针对现有光伏电站减载运行参与一次调频能力受辐射度传感器影响大、减载算法公式复杂等问题,提出一种不依赖传感器的光伏电站一次调频控制策略。该策略首先设计有功备用控制层,提出一种减载算法令光伏电站按照设定的有功备用比减载运行,为一次调频做铺垫;然后利用改进下垂控制和虚拟惯性控制设计频率响应层,将电网频率波动信息转变为有功备用比增量;基于有功备用控制层和频率响应层提出了变备用比的一次调频控制策略,实现一次调频,最后通过RT-LAB进行实验验证。实验结果表明所提减载算法可靠性高,一次调频控制策略能够有效改善电力系统一次调频效果,缓解新型电力系统的调频压力。     

适合风电接入的直流输电辅助频率控制策略

针对含规模化风电接入的交直流电力系统的频率稳定问题,以抑制风电出力大幅度随机扰动引起的频率波动为目的,提出了高压直流输电(high voltage direct current transmission,HVDC)附加频率控制(frequency control,AFC)和自动发电控制(automatic generation control,AGC)配合的辅助频率控制策略。该策略在风电出力发生大幅度随机扰动时,AFC利用HVDC功率快速调制和短时过载能力快速平衡风电出力扰动中变化较快的分量,控制器基于TLS-ESPRIT算法和改进射影控制理论设计,阶数低,易于工程实现;基于传统PI控制的AGC自动跟踪电网功率波动,调整调频机组出力平衡变化较慢的有功功率扰动分量,维持系统有功功率平衡,保持电力系统频率稳定。最后,利用PSCAD/EMTDC在改造的四机两区域模型中进行了仿真分析,结果表明所提策略充分利用了交直流电力系统的频率调节能力,能较好地抑制风电出力引起的频率波动。     

快动缓回一次调频策略

针对传统一次调频策略普遍存在调频能力不足且容易引起调频装置剧烈振荡的问题,提出了基于频率偏差判断闭锁反向调节作用的"快动缓回"及"快动慢回"一次调频改进策略。该策略通过闭锁或限制与电网频率偏差反向的调频作用为电网贡献更多的调频电量,使一次调频更好地与二次调频(自动发电控制(AGC))相结合,从而更快地消除电网的频率偏差,提高电网频率的控制品质。通过合理设置调频增益等控制参数,对该方法在应用中易出现的功率过调或功率跳变问题给出了初步的解决办法。最后,将传统的一次调频策略与快动缓回一次调频策略分别应用于2台燃煤机组,并进行了试验。试验结果表明,所提的快动缓回一次调频策略既可为电网贡献更多的调频电量,又能减少发电机组的调频磨损,可达到"网源双盈"的效果。     

基于ELM预测模型的高比例新能源电网改进频率控制策略

高比例新能源电网中,功率与频率变化存在很强的非线性,自动发电控制（AGC）作为电网调节频率的主要控制手段,目前的控制方式无法很好地适应强非线性特性电网的调频需求。鉴于此,提出了基于极限学习机（ELM）预测模型的高比例新能源电网改进频率控制策略。其特点在于通过ELM算法和历史运行数据,建立电网功率变化与频率变化的实时频率预测模型,进一步基于预测模型分析AGC调节机组的调频能力,按照调频能力优化AGC的区域功率控制需求功率分配。其优势在于通过机器学习拟合频率非线性调节规律,优化AGC频率控制,提高系统频率调节的快速性和可靠性,从而提高含新能源电网稳定性。最后通过电网SCADA实际数据建立预测模型并验证其准确性和实时性,并通过应用实例证明所提策略可以实现快速稳定调频。     

协调AGC与PFR的水电机组有功/频率联合控制策略及应用

电网频率在系统扰动发生后将持续波动，机组一次调频(primary frequency control, PFR)与自动发电控制(automatic generation control,AGC)将先后动作，AGC与PFR作为系统频率调节的主要手段，二者协调动作对频率稳定至关重要。近年来电网实际扰动和水电机组现场试验多次出现了机组AGC与PFR不协调的现象，AGC反向调节PFR，或者PFR动作闭锁AGC(含闭锁反向AGC)调节的现象十分普遍。基于系统计算分析及机组调试发现的问题，提出了一种多模式适应的监控系统有功/频率联合控制系统模型结构，通过在监控系统有功控制结构上设计调频修正逻辑，可实现当频率变化时实时计算调频功率目标值以动态修正监控系统功率给定，实现AGC和PFR的指令叠加。同时为提高监控系统有功/频率联合控制的适应性，在监控系统新增的调频修正逻辑可设置2套独立参数，以匹配调速系统大/小网控制模式。该策略已在白鹤滩等20余台水电机组示范应用，从机组投产至今保持安全稳定运行，解决了水电机组PFR与AGC协调难题。在高占比水电系统及水电高占比新型电力系统中，该策略可以保障水电机组稳定、...     

大型并网光伏电站AGC/AVC多模式自动控制系统设计与实现

"碳达峰、碳中和"背景下,能源格局重构和转型是必然所趋,"十四五"规划到2030年风电、光伏非石化能源消费占比达25％,新能源电站自动控制系统需求将到爆发阶段,而AGC/AVC是整个电网优质、安全及经济运行的保障,研发自适应、多种策略准确度高的AGC/AVC系统成为变革目标.结合光伏电站的波动性和不稳定性等特点,全面考虑电网及发电企业的需求,设计了大型并网光伏电站、多模式混合控制策略与调节模式的AGC/AVC自动控制系统,包括系统的物理架构、数据采集与数据处理及实现.该系统是一种基于数学模型的控制算法,根据设置系统参数变化自动调控规则,并融合功率分配思想,提出AGC平均计算策略、AGC带优先级平均策略、AVC带优先级平均计算策略及AVC无功补偿装置和逆变器混合策略等多种自适应控制模式,将实时数据和调度端下发目标曲线对比,调控光伏电站发电的有功功率和无功电压,依据调度分配目标功率进行最优组合策略分配调度电单元逆变器的有功功率,达到分批调控和微调的效果,控制智能化调节精度化,系统具有很强的鲁棒性.在为电网安全、可靠运行保驾护航的同时,实现光伏电站无人值守、少人值班的运营模式,减少运营成本,提高光伏发电系统的优质、可靠和经济运行.     

科技创新引领电网科学发展

2009年5月8日,在广西电网一次调频和AGC（自动发电控制）的共同作用下,广西电网各统调发电机组第一时间自动调出超过10万千瓦的发电事故备用容量,为保证西电东送大通道的安全和电网频率恢复正常做出了贡献。     

新疆主电网多台发电机有功功率调节装置的作用分析

新疆电网相对独立,频率变化范围大,需要多电厂共同参与调频。提出了一种新的调频方案对其自动发电控制(AGC)系统加以改进,能尽量发挥调频系统中多台发电机有功功率调节(TPR)装置的调节能力,同时可以保证系统稳定、可靠、经济运行。对新方案进行了周密的论证,并在运行实践中验证了其实际效果。     

新疆主电网多台发电机有功功率调节装置的作用分析

新疆电网相对独立，频率变化范围大，需要多电厂共同参与调频。提出了一种新的调频方案对其自动发电控制(AGC)系统加以改进，能尽量发挥调频系统中多台发电机有功功率调节（TPR）装置的调节能力，同时可以保证系统稳定、可靠、经济运行。对新方案进行了周密的论证，并在运行实践中验证了其实际效果。     

龙滩电站一次调频功能的实现及试验分析

水电机组一次调频功能的实现,以及一次调频与二次调频功能（电网自动发电控制（AGC））的合理配合是电网安全稳定运行和电网频率稳定的迫切需求。龙滩电站技术人员从调度规程入手,从研究一次调频的理念和一次调频与二次调频的配合开始,通过离线调整试验和动态模拟试验对调速系统、监控系统软件和控制回路的设计进行了改进和完善,并结合龙滩电站5号机组一次调频试验情况,对龙滩电站一次调频功能进行了全面分析和评价。     

自动发电控制振荡中元件与控制环节的阻尼特性分析

电力系统中的有功频率控制过程包含一次调频环节和自动发电控制(AGC)环节,频率振荡中与AGC环节强相关的振荡被称为AGC振荡。为研究不同的有功频率控制过程对于AGC振荡的阻尼贡献,将阻尼转矩法应用到AGC振荡分析中,提出AGC振荡中的机械功率阻尼转矩系数的计算方法,在单机单负荷系统中阻尼转矩系数可通过传统的将特征值代入传递函数的方式得到,但传统方法在多区多机系统中不适用。为此,提出了利用模态计算阻尼转矩系数的方法,推导了阻尼转矩系数与AGC模式稳定性的关系。结果表明,阻尼转矩系数为正时,机械功率为系统提供正阻尼,相反则提供负阻尼,且验证了阻尼转矩法在AGC振荡中的适用性。将阻尼转矩系数分解到各有功频率调节过程中,结果显示在AGC振荡中,由于AGC环节的相位滞后较大,而一次调频环节的相位滞后较小,故AGC环节整体上提供的阻尼转矩系数容易为负,而一次调频环节整体上提供的阻尼转矩系数容易为正。但具体到单台机组中,AGC环节和一次调频环节提供的阻尼转矩系数皆既可能为正,也可能为负。最后,利用阻尼转矩法分析了部分参数对于AGC振荡的影响。     

提升贵州电网AGC性能的方法

自动发电控制(AGC)作为调整电网频率与有功功率,保证电网安全、稳定运行的重要措施之一。结合贵州电网实际,分析了在定频率与联络线偏差控制方式(TBC)方式下,影响AGC控制性能的因素,提出了提升贵州电网AGC性能的方法。建议把超短期负荷预测和AGC控制相结合,优化AGC性能。     

水电机组一次调频与AGC典型控制策略的工程分析及优化

分析了云南省内已投运水电机组一次调频与自动发电控制(AGC)的典型控制策略,通过工程试验及数据分析,逐一指出其特点及不足。提出功率控制模式下机组采用斜坡函数作为AGC负荷指令,及采用比例—积分—微分(PID)变参数控制分别满足AGC负荷调节和一次调频响应的不同要求;开度控制模式下机组一次调频动作方向与AGC负荷指令方向相反时应屏蔽AGC负荷指令,以及AGC负荷指令首先响应时,应短暂屏蔽一次调频功能等策略。优化了一次调频与AGC间的逻辑关系,并对文中的典型控制策略给出了合理的可行性建议,为水电机组一次调频与AGC寻找更理想的配合策略提供了参考依据。     

基于光伏逆变器的快速功率控制系统研究及应用

为使新能源功率输出能快速响应系统有功功率和无功功率平衡需求,文中提出光伏电站毫秒级功率控制的系统性方案。首先,基于光伏逆变器的功率快速交换能力,在光伏电站并网点直采电压、电流,实时监测并网点频率和电压变化,根据一次调频参数计算光伏电站有功出力。在此基础上,通过高速环网通信链路群控光伏逆变器进行有功出力,使得光伏电站具备一次调频能力。在无功功率控制方面,文中通过智能多状态序列判别算法实时计算光伏电站并网点对电力系统的阻抗,根据并网点电压波动实时群控光伏逆变器进行无功出力,使得光伏电站具备动态无功响应能力,从而完成光伏电站功率的快速控制。目前该系统已经在淮安金湖光伏电站中试点运行,现场试验数据说明应用文中提出的控制系统可实现一次调频响应时间小于0.15 s,动态无功响应时间小于30 ms的指标,验证了控制系统的有效性和可行性。     

基于改进下垂控制策略的有功备用式光伏系统

随着电网光伏渗透率逐渐提高,迫切需要光伏发电系统主动参与电网频率调节,然而目前光伏发电系统多以最大功率跟踪方式并网,不具备有功调频能力.针对上述问题,提出一种基于变步长功率跟踪的有功备用式光伏发电系统,利用变步长功率跟踪使系统运行在有功备用模式,当电网频率扰动时通过修正直流侧电容电压调节光伏阵列的有功输出来参与一次调频.网侧逆变器采用改进下垂控制策略,通过引入角频率的微分负反馈虚拟惯量控制和直流侧电容储能特性模拟转子惯量环节弥补故障初期一次调频出力不足的问题,减小频率的跌落深度.通过仿真分析验证了所提控制策略无论在故障初期的动态作用还是一次调频过程中都可以提供更多的功率支撑,可以一定程度上替代同步发电机调频效果.     

上海电网应对大功率直流事故的能力分析与对策

2005年11月20日13:56:39,龙政直流输电系统双极闭锁,当时影响华东电网近3 GW功率,在失去直流电源后, 华东电网频率骤降至49．518 Hz,恢复到正常频率50 Hz共经历了231 s。文章通过分析这段时间内上海电网机组的响应情况,掌握了上海电网机组应对频率事故能力的现状,同时发现了上海电网在一次调频和自动发电控制(AGC)策略中应对频率事故的不足,并针对这些不足提出了相应的策略,以提高上海电网应对频率事故的能力。     

西北电网一次调频试验分析

针对西北电网地域宽、线路长、电源点和受电用户较为分散,水电机组装机较多等特点,制定西北电网一次调频整体联调试验方案,实际测试一次调频对电网频率扰动的抑制作用,分析了西北电网在有/无一次调频功能、有/无自动发电控制(AGC)、正向/负向频率阶跃扰动等不同组合方式时的动态响应.根据试验结果分析研究,得出水火电机组一次调频的差异及协调动作的建议,以及一次调频和AGC协调配合问题.试验结果为西北电网的优化运行、应对突发事故、改进区域电网的运行方式提供技术依据,也为<西北电网直调发电企业管理考核细则>的实施和西北电网AGC控制方案提供技术支撑.     

含风电的交直流互联电网自适应SPMC调频策略

大规模风电接入交直流互联电网,对自动发电控制（automatic generation control, AGC）的控制性能及调频能力提出了更高的要求。在风电参与电力系统调频的基础上,提出基于功率调制控制器(supplementary power modulation controller,SPMC)的区域间功率补偿策略。首先,考虑到高压直流输电（high voltage direct current, HVDC）环节过载率变化的弹性特征,提出一种同时考虑功率与频率变化的自适应动态SPMC策略,使其在参与系统调频时,能有效提升HVDC中功率调整的快速性;其次,在HVDC链路主动参与系统调频的基础上,考虑风电的不确定性,利用综合惯性控制改变风电输出功率,以进一步提升系统调频性能指标。仿真结果表明,所提策略的动态功率调制特性可以有效提升区域间功率传输的针对性,并提高电网调频效果。