适应新能源并网的自动发电控制技术分析

发表时间:2020/9/2   来源:《当代电力文化》2020年3月第9期   作者:刘甲云
[导读] 我国的环境污染问题和能源紧缺问题正日益严重,为了能有效解决这些问题,减少煤炭等不可再生能源的消耗和加大风光等新能源发电成为了现代电力发展的主要方向
        摘要:我国的环境污染问题和能源紧缺问题正日益严重,为了能有效解决这些问题,减少煤炭等不可再生能源的消耗和加大风光等新能源发电成为了现代电力发展的主要方向,但是风能光能为代表的新能源是具有波动性和随机性,大量的新能源发电并网必然导致电网频率波动。所以研究新能源并网下的自动发电控制技术是具有研究意义的。
        关键词:新型能源;并网发电;控制技术;
        前言
        电力系统的负荷根据用电的实际情况在不断变化,故独立的电力系统必须满足电能的供需平衡,维护系统频率在合理范围之内,保证控制系统内部具有合格的电能质量。为了保证电力系统的功率能够做到实时平衡,需要通过自动发电控制系统,实现发电机组的出力随着负荷的变化而变化,以达到电力系统安全稳定运行的目的。随着电网中新能源并网的容量逐渐扩大,电力系统中的不确定因素也越来越来,对自动发电控制系统的挑战也越来越大,本文详细分析了自动发电控制系统的实现过程和实现原理。
        一、并网发电意义
        随着近些年来社会经济的大力发展,使得对能源的消耗与日俱增,我国虽然是一个资源大国,但是也应该力求可持续发展,在保障人类社会稳步前进的同时,加强与社会自然环境的和谐相处,只有这样才能保障人类的长治久安。电力行业对能源的消耗一直居高不下,这与我国可持续发展战略不符,因此必须积极地寻找新型的发电方法,使用各种新型能源实现发电,因此各种绿色能源例如太阳能,风能等等逐步进入电力企业的视野之中,并且成为行业发展的主流趋势,因此电力发电必须根据社会发展及时进行改革,以此来降低自身对环境的破坏,并且提高经济效益。
        二、自动发电控制系统的基本原理和技术
        1.从电网调度自动化开始,电网调度自动化的不但包括能量管理系统(EMS)、配电管理系统(DMS)和电能量自动计量系统、调度自动化等内容,而且还需要相关的市场技术支持系统的配合。自动发电控制(AGC)是能量管理系统中的重要组成部分。自动发电控制系统可以很大的提高系统频率的稳定性,无差调节,即当系统负荷或机组输出发生波动后,系统的频率偏离额定值,AGC给调频机组下达指令,使系统再次达到频率稳态,频率恢复额定值,偏差变化到零。
        2.AGC系统主要工作是电力系统的频率调节和负荷分配,以及与相邻电力系统之间按规定进行功率交换。电力系统的供电频率是系统正常运行的主要参数。区域内发电机组的输出功率与电力负荷的功率消耗相平衡时,供电频率保持不变;若机组输出功率与电网负荷不一致时,即失去供需平衡,频率就会产生与额定值的偏差,不再保持恒定,偏离过大时会出现安全问题情况。电力系统的负荷是不可控制的,这种情况会引起系统负荷的供需不平衡,导致频率偏差的出现。要确保电能的质量,就必须对电力系统频率进行实时监控和调节。当频率偏差过大的时候,改变调频机组的输出使供需达到新的平衡,从而使系统频率保持在额定值附近。所以,AGC系统就是通过对供电频率的实时监测和通过调频机组调整实现的。在我国,正常运行时的电力系统频率应在50±0.2Hz范围内浮动,当采用现代自动装置时,频率的偏差不可超过0.05-0.15Hz。
        三、并网发电的要点
        1.分布式新能源发电技术
        分布式发电也被称之为分布式功能,是以可再生能源作为核心的小型发电装置布置的发电形式。使用较为新型的发电技术,并且使用清洁能源作为供电的主要能源,不仅能够与分布式发电技术进行有机的结合,还能充分的利用海洋能等,可再生能源实现自身对能源的消耗最低化。例如利用风能进行发电,主要是依靠风能带动内部动机组进行运转,从而推动电力的产生。

这种发电形式在生产的过程中对控制体系的要求较为严格,尤其是电网的频率与发电的输出频率一定要相等,只有这样才能保障运行过程的可靠性和安全性,否则将会带来经济财产损失和安全问题,另一方面要采取相适宜的发电技术,保障频率的恒定,同时还要设立相关的保护机制,一旦失去调节速度的能力,要立即启动保护装置对发电机进行保护,这种分布式的发电模式最常用的就是风能发电,不仅不会降低发电的生产效率,还有着生产噪音较小,能源损耗较小等等无可替代的优势。
        2.微网
        新能源作为一种可再生能源,是我国现阶段主要研究的能源体系的重要组成部分。对于我国现阶段的新能源并网发电来说,主要是通过微网进行内部的控制和调节。微网在控制的过程中,能够及时的根据各种预警信息,对生产过程中的各种影响因素进行处理,及时的消除各种不稳定因素,采取最有效的管理模式,从而使得发电机制运转稳定,并且根据用电需求调试管理工作。
        3.太阳能发电
        太阳能作为清洁能源中重点研发项目我国已经具备了相对成熟的理论体系,能够针对太阳能进行合理的运用。就地球目前的情况来看,太阳能有着丰富的储存含量,而且不会造成其他的环境污染,属于可以合理应用的资源,因此电力企业要充分发挥出太阳能的潜能,以此来向着清洁生产体系转型。虽然现阶段的太阳能光伏并网发电系统生产率较低,但是有着极高的安全性能,同时不会造成其他的额外污染,尤其是随着光伏发电的技术不断成熟,太阳能的利用效率逐步提高。太阳能必定成为电力企业转型的重要依据,因此并网发电体系必须保持对太阳能的高度重视。
        四、自动发电控制与新能源并网后的系统稳定性
        1.产生系统稳定性影响的原因
        发电机组的自动发电控制系统对电力系统的稳定性具有重要的影响。电力系统的功率平衡是电力系统稳定的,而系统要保证功率平衡,必须采用自动发电控制系统。尤其是当地区电网中接入了新能源之后,自动发电控制系统将发挥更加重要的作用。因为新能源的发电出力是具有随机性和波动性,根据风速或太阳光照强度的变化而实时变化,故需要采用自动发电控制系统跟随新能源发电机组出力的变化,这样可以平衡电力系统中电源侧和负荷侧之间的波动。新能源有功控制系统需要采集电力系统中各个不同的断面上的运行数据信息,并对这些数据信息进行监控,根据日期预测的负荷曲线、风电或者光伏的出力曲线,以及常规发电机组的出力预测曲线等,进行全网的功率平衡计算,根据实际需要,对全网中的光伏或风电出力进行智能化控制。一般当并网的风电或光伏的容量较大时,需要常规发电机组腾出更多的发电空间给新能源,以降低新能源的弃风或弃光电量,提高新能源发发电企业的经济效益,,同时也能够做到最大程度上利用新能源的目的。
        2.控制系统稳定性的应用
        在实际应用中,AGC的控制对象是电厂控制器,通过调度主站下发具体的自动发电控制命令,电厂中的控制器接收到控制指令之后,就可以对发电机组的出力进行调节。在调节发电机组有功功率的同时,也需要对发电机组的无功功率进行同步调节,保证发电机组的安全并网运行。电网调度员也需要掌握AGC系统中的数据的变化情况,从而迅速、准确地做出决策。若电网中只有常规机组并网,由于常规火电、水电等机组的出力较为稳定,AGC控制系统的调节压力较小,但为应对负荷的波动,一次调频依然较为频繁,自动发电控制技术是保证电力系统中电源侧和负荷侧功率平衡不可缺少的关键技术,对保证电力系统的安全可靠运行具有重要作用。
        结束语
        对于含有风电等新能源的AGC系统来说,原有的AGC模型已经不能满足原有的控制要求了。由于互联区域的增多,系统模型的复杂度增加,系统耦合性的增加,新能源并网所带来的功率波动和区域内的负荷扰动等因素,将引起整个电网的频率波动。所以改进新能源并网的方式是很有必要的。
        参考文献:
        [1]杨胡萍,江振涛,严飞飞.一种新的可再生能源并网发电分层结构[J].现代电子技术,2018(20)
        [2]吴伟强,李也白,陈建业.基于一体化信息平台的新能源并网发电监控系统的研究与应用[J].湖州师范学院学报,2019(S1)
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